Калибровка экструдера 3D‑принтера — подробный гайд

Калибруйте экструдер, чтобы принтер выдавал точное количество филамента: пометьте 120 мм, экструдите 100 мм, измерьте остаток, пересчитайте шаги/мм и запишите новое значение. Это устраняет недо- и переэкструзию, улучшает адгезию первого слоя и качество деталей.

Зачем калибровать экструдер

Калибровка экструдера гарантирует, что подача филамента соответствует ожидаемому значению в миллиметрах. Если принтер подаёт меньше материала, чем требуется (недоэкструзия), слои могут не сцепляться, поверхность будет пористой, а детали слабые. Если подаётся больше материала (переэкструзия), появятся нитевидные отложения, горбы и потеря детализации.

Правильно откалиброванный экструдер:

• улучшает прилипание первого слоя к столу;
• делает толщину стенок и заполнение точными;
• снижает необходимость компенсаций в слайсере;
• сокращает время на постобработку и переделку печатей.

Калибровка работает для экструдеров Bowden и direct‑drive. Периодически повторяйте процедуру после замены приводного механизма, смены филамента, ремонта или при появлении признаков недо- или переэкструзии.

Важно понимать однострочное определение: шаги на миллиметр (steps/mm) — это число шагов шагового двигателя, требуемое для продвижения 1 мм филамента через привод экструдера.

Что потребуется

Минимальный набор инструментов:

• FDM 3D‑принтер (Bowden или direct‑drive).
• Филамент (тот, который вы обычно печатаете).
• Штангенциркуль (верньер) или точная линейка.
• Перманентный маркер (контрастного цвета к филаменту).
• Компьютер с доступом к терминалу принтера (USB, OctoPrint или LCD‑терминал с вводом G‑code).

Дополнительно полезно:

• Короткая тестовая модель (калибровочный куб, колонка).
• Программное обеспечение для логирования и плагин для автоматизации в OctoPrint.

Пошаговая инструкция

Ниже приведена проверенная последовательность действий. Сохраняйте спокойствие, измеряйте аккуратно и записывайте значения.

Шаг 1: Загрузка филамента

Разогрейте сопло до рабочей температуры для вашего филамента (например, 200 °C для PLA). Протолкните филамент в экструдер по инструкции производителя. Когда филамент начнёт сочиться из сопла чистой струёй, можно продолжать. Удалите прилипшие к соплу кусочки старого филамента и убедитесь, что сопло чистое.

Совет: для PETG или TPU потребуется немного более высокая температура и аккуратная подача — не торопитесь.

Шаг 2: Подключение к компьютеру и переход в относительный режим

Подключите принтер к компьютеру по USB или через OctoPrint. Откройте терминал и отправьте команду для перехода экструдера в относительный режим:

M83 ; установить относительный режим для экструдера

Относительный режим гарантирует, что команды перемещения экструдера считаются относительно текущего положения, а не абсолютного значения, что упрощает тесты подачи.

Шаг 3: Разметка и первичное измерение филамента

Установите штангенциркуль на отметку 120 мм. Отмерьте от точки входа филамента в экструдер или от датчика runout ровно 120 мм и аккуратно поставьте заметную метку маркером. Если у вас есть пластиковый держатель филамента с меткой или фиксатор — ориентируйтесь от него. Мера в 120 мм даёт запас для точных измерений после экструдирования 100 мм.

Совет: держите филамент натянутым, чтобы метка не сместилась.

Шаг 4: Экструзия 100 мм

Отправьте команду, чтобы экструдер подал 100 мм филамента через хотэнд. Хорошая команда:

G1 E100 F100 ; экструдировать 100 мм при скорости 100 мм/мин

Скорость F можно настроить — для многих систем безопасно использовать F100–F300. Следите за подачей и звуком шагового двигателя; сильные щелчки или пропуски шагов — признак механической проблемы.

Шаг 5: Вторичное измерение

Снова измерьте расстояние от точки входа филамента до вашей метки. Если расстояние равно приблизительно 20 мм, экструдер уже близок к идеалу.

Интерпретация:

• Если измерение больше 20 мм — устройство недоэкструзит (на самом деле было выдавлено меньше 100 мм).
• Если измерение меньше 20 мм — устройство переэкструзит (выдавлено больше 100 мм).

Шаг 6: Расчёт корректного шага/мм

1. Узнайте текущее значение шагов/мм (E‑value). Отправьте в терминале:

M503 ; вывести текущие настройки

Найдите строку вида:

echo: M92 X80.00 Y80.00 Z400.00 E417.30

Значение после E — текущие шаги/мм.

2. Вычислите фактически экструдированную длину:

фактическая_мм = 120 - измеренное_значение

Например, если измерение после экструдирования равно 22 мм, фактическая_мм = 120 − 22 = 98 мм.

3. Узнайте, сколько шагов было сделано для этого объёма филамента:

шаги_на_фактическую_мм = E-значение * 100

В примере: 417.30 * 100 = 41730 шагов для 98 мм.

4. Новое корректное значение шагов/мм:

новые_steps_per_mm = шаги_на_фактическую_мм / фактическая_мм

Пример: 41730 / 98 = 425.816 → округляем до удобного формата, например 425.82.

Короткая формула сводится к:

• фактическая_мм = 120 − измерение
• новыеsteps = (текущее_E * 100) / фактическаямм

Шаг 7: Запись нового значения в прошивку

Отправьте команду с рассчитанным значением:

M92 E425.82 ; установить новое значение steps/mm для экструдера
M500 ; сохранить в EEPROM

После записи рекомендуется перезагрузить принтер и проверить актуальные настройки командой M503.

Шаг 8: Повторная проверка

Повторите шаги 3–5: пометьте, экструдируйте 100 мм и проверьте расстояние. Если результат не точен — пересчитайте и скорректируйте. Обычно 1–2 итерации достаточно.

Формулы и шпаргалка по командам

Формулы:

• фактическая_мм = 120 − [расстояние от метки до входа]
• шагинафактическую_мм = E-значение × 100
• новыеsteps = шагинафактическуюмм / фактическая_мм

Короткая шпаргалка команд:

M83          ; относительный режим экструдера
G1 E100 F100 ; экструдировать 100 мм
M503         ; показать текущие параметры (включая M92)
M92 Exxx.x   ; установить новое значение шагов/мм для экструдера
M500         ; сохранить параметры в EEPROM

Когда этот метод не работает или даёт ошибочные результаты

Метод точен, но возможны ситуации, когда измерения и пересчёт шагов/мм не решают проблему полностью:

• Механический износ или проскальзывание шестерёнки привода — шаги меняются динамически; требуется замена шестерни или очистка зубьев.
• Прокрутка филамента в драйвере из‑за слабой пружины на прижимном колесе — снизьте натяжение или замените прижим.
• Неправильный диаметр филамента, сильные отклонения от номинала (например, 1.70 мм вместо 1.75 мм) — измерьте диаметр штангенциркулем и учтите в настройках (extrusion multiplier/flow в слайсере).
• Пластиковые трубки с высоким трением (Bowden) и гибкие филаменты — результат может отличаться из‑за растяжимости филамента.
• Пропуски шагов (clipping) из‑за слишком высокой скорости подачи или недостаточного тока драйвера — слушайте шаговый двигатель: если слышите щелчки, уменьшите скорость или увеличьте ток драйвера.

Если метод «120‑→100→измерить» не даёт стабильного результата, дополните процедуру диагностикой механики и измерениями диаметра филамента в нескольких точках.

Альтернативные подходы

1. Калибровка по кратким импульсам: экструзия 10–20 мм и усреднение нескольких замеров уменьшает влияние смещения метки.
2. Использование плагинов OctoPrint (Extruder Calibration или Input Shaper) — позволяют автоматизировать процесс и логировать результаты.
3. Калибровка через печать тестовых стенок (single wall test): печать единственной стены 0.4 мм и измерение толщины для подбора flow‑multiplier.
4. Аппаратные решения: установка точного датчика растяжения филамента или использование лидарных измерителей подачи.

Ментальные модели и эмпирические эвристики

• Если внешний вид стенки грубый и нитевидный → сначала проверьте подачу, потом температуру.
• Мелкие поры и пробелы в заполнении часто указывают на локальную недоэкструзию, а не на глобальную ошибку steps/mm.
• Всегда проверяйте диаметр филамента: отклонение 0.05 мм на 1.75 мм даёт заметную разницу в объёме.
• Переэкструзия в начале слоя часто связана с ребалансировкой ретракта (ретракция и скорость возращения)

Критерии приёмки

Минимальные критерии, чтобы считать калибровку успешной:

• После теста 100 мм разница от идеала ≤ ±0.5 мм (т.е. измерение около 20 мм ±0.5 мм).
• При печати калибровочной модели видимых линий переэкструзии или недоэкструзии нет.
• Нет звуков пропуска шагов двигателя при подаче на выбранных скоростях.

Чеклист: кто что должен сделать

Чеклист для новичка:

• Разогреть сопло до температуры филамента.
• Подать филамент и очистить сопло.
• Сделать метку на 120 мм.
• Отправить G1 E100 F100 и измерить.
• Рассчитать простые шаги и записать M92, M500.

Чеклист для продвинутого пользователя:

• Измерить диаметр филамента в трёх точках.
• Проверить натяжение прижимного ролика и состояние шестерёнки.
• Измерить ток драйвера шагового мотора и проверить на пропуски шагов.
• Провести 2–3 итерации калибровки и сохранить лучшие значения.

Чеклист для техника (ремонтник):

• Осмотреть шестерёнку и штифт привода филамента.
• Заменить изношенные части и смазать, если требуется.
• Проверить термическую стабильность хотэнда при длительной подаче.
• Записать изменения в журнал обслуживания.

План действий: сокращённый playbook

1. Подготовка: очистка сопла, установка температуры филамента.
2. Разметка: отмерить 120 мм и пометить.
3. Экструзия: G1 E100 F100.
4. Измерение: замерить остаток и вычислить фактическую длину.
5. Пересчёт: вычислить новое steps/мм.
6. Сохранение: M92 + M500 и перезагрузка.
7. Контроль: повторный тест и печать контрольной модели.

Тестовые случаи и критерии приёмки

1. Тест точности экструдера:

   • Входные данные: филамент 1.75 мм PLA, сопло 0.4 мм, температура 200 °C.
   • Действие: метка 120 мм, экструдировать 100 мм, измерить.
   • Ожидаемый результат: остаток ~20 мм ±0.5 мм.

2. Тест стабильности при разной скорости:

   • Действие: экструдировать 50 мм при F100, F200, F400.
   • Ожидаемый результат: отсутствие пропусков шагов и стабильное количество выдачи (корректируемые различия могут указывать на механический фактор).

3. Тест под нагрузкой:

   • Действие: печать калибровочной стенки 50×50×0.4 мм на средней скорости.
   • Ожидаемый результат: ровная стена без пропусков и избыточного наплыва.

Частые проблемы и как их решать

• Проблема: щелчки при подаче филамента. Возможные причины: сильное сопротивление в хотэнде, изношенная шестерня, слишком высокая скорость подачи. Решение: уменьшить скорость, проверить и заменить шестерню, увеличить ток драйверу при необходимости.
• Проблема: метка сдвигается во время теста. Причина: слабо зажат филамент или неровный захват. Решение: заново зажать филамент, использовать зажимную скобу.
• Проблема: после калибровки печать всё ещё плохая. Причина: проблема с температурой, охлаждением, ретрактом или диаметров филамента. Решение: проведите тесты по отдельности: температурная кривая, flow multiplier, ретракт.

Риски и меры предосторожности

• Риск ожога при работе с разогретым соплом. Мера: используйте перчатки и держите руки подальше от сопла.
• Риск повреждения шагового двигателя из‑за длительной подачи при пропусках шагов. Мера: немедленно останавливайте подачу при щелчках.
• Риск потери настроек при неправильном M500. Мера: после M500 перезагрузите принтер и проверьте M503.

Локальные заметки для России и соседних регионов

• Температурные рекомендации для PLA/ABS/PETG универсальны, но из‑за влажности в некоторых регионах храните филамент в герметичных контейнерах с осушителем.
• В источниках питания некоторых бюджетных блоков возможно проседание напряжения при длительной печати; это влияет на стабильность тока драйверов шаговых моторов.

Краткий перечень команд и их назначение

• M83 — относительный режим экструдера.
• G1 E100 F100 — экструдировать 100 мм с заданной скоростью.
• M503 — вывести текущие параметры прошивки.
• M92 E… — установить шаги/мм экструдера.
• M500 — сохранить текущие параметры в EEPROM.

Часто задаваемые вопросы

Как часто нужно повторять калибровку?

Рекомендуется проверять экструдер после каждой замены приводных деталей, смены типа филамента или при возникновении признаков недо- или переэкструзии. Для стабильного повседневного использования — раз в 3–6 месяцев или при подозрении на проблему.

Нужно ли учитывать диаметр филамента в расчётах?

Да. Если диаметр филамента отличается от номинала, лучше откорректировать flow (коэффициент подачи) в слайсере или учесть это при вычислении объёма экструдирования.

Можно ли применять те же шаги/мм для других филаментов?

Аппаратные шаги/мм — свойство механики привода, они универсальны для всех филаментов при условии, что филамент не растягивается и диаметр соответствует номиналу. Для гибких филаментов и материалов с высоким трением возможны отличия в подаче и поведении, но базовые steps/мм остаются справедливыми.

Краткое резюме

Калибровка экструдера — простая, но критически важная процедура. Систематический подход (разметка, экструдирование, измерение, пересчёт и запись) позволяет получить стабильную подачу филамента и заметно улучшить качество печати. Если после устранения ошибок механики и настройки steps/мм проблемы остаются — проверяйте диаметр филамента, ретракты и температурные параметры.