# この3Dプリンターリンギング計算機が加速度を推定する仕組み
3Dプリントのリンギングやゴーストは、機械的な振動が目に見える形で現れたものです。通常、鋭いコーナー、浮き出し文字、穴、または急なインフィル方向変更の後に繰り返し現れる波紋として現れます。プリンターがコーナーに到達し、運動系が方向を変え、ベルト、レール、フレーム部材、モーターマウント、ツールヘッドプレート、ベッドサポートに蓄えられたエネルギーが、指令が既に次の動作に移った後も振動し続けます。この計算機は最も重要な一次変数である可動質量を、保守的な加速度推奨値に変換します。出発点はニュートン力学です: a = F / m。ステッピングモーターとベルトシステムは、トルクが低下したり、ベルトが伸びたり、プーリーが滑ったり、ステップが失われたりするまでに限られた水平方向の力しか生成できません。この計算機は保守的なNEMA 17クラスの力を仮定し、選択された可動質量をキログラムに変換し、理論的な加速度上限を計算し、構造安全係数を適用します。この係数は、実際のプリンターが剛性の高い実験室の軸ではないため、理論限界の20〜30％を意図的に除去します。 20-30% 理論的な力限界からの安全低減
a = F / m 質量と加速度の基本関係
3-24 mm/s 制限されたジャークまたはスクエアコーナー速度の出力範囲
これは保守的な出発点であり、入力整形の代替ではありません
Klipperの入力整形、加速度計測定、プリントベースのリンギングタワーは、質量のみの推定よりも高い加速度を許容する場合があります。この計算機を使用して妥当な開始値を設定し、実際の動作テストで検証してください。
# カーテシアン、CoreXY、デルタプリンターで重要な質量
プリンターは常にすべての軸で同じ部品を加速するわけではありません。カーテシアンベッドスリンガーでは、X軸は通常ツールヘッドを移動させる一方、Y軸はベッド、ヒーター、磁気シートまたはガラス板、クリップ、造形物、時にはケーブルチェーンを移動させます。Y軸のベッド質量がリンギングを支配することがあるため、この計算機はツールヘッドとベッド負荷係数を比較し、より重い有効グループを制限運動質量として使用します。CoreXYプリンターでは、ベッドは通常Z方向のみに移動するため、X/Yリンギングは主にツールヘッド、ガントリーキャリッジ、ベルト経路、そして2つのモーターからの共有ベルト力によって引き起こされます。計算機はCoreXYの場合、ベルト経路とキャリッジ構造によりモーターの力が単一のストレートXベルトよりも直接的に伝達されないため、ツールヘッド質量をわずかに増加させます。デルタプリンターでは、可動エフェクターは軽量ですが、3つのタワーが方向転換を共有するため、計算機はエフェクターを主要な慣性負荷として扱い、結果を保守的に保ちます。| 運動学タイプ | 計算機が重視する質量 | 重要である理由 |
|---|---|---|
| カーテシアンベッドスリンガー | ツールヘッドまたは低減されたベッド質量のいずれか大きい方 | Yベッドはホットエンドよりもはるかに重く、フレームの揺れを引き起こす可能性があります。 |
| CoreXY | ベルト共有係数を考慮したツールヘッド質量 | X/Yの動きは2つのモーターとガントリーを通る長いベルト経路によって生み出されます。 |
| デルタ | デルタ係数を考慮したエフェクター質量 | エフェクターは軽量ですが、方向転換は3つのタワーを介して結合されています。 |
ベッドスリンガーの積載ベッドを測定する
カーテシアンYベッドの場合、ビルドプレート、ヒーター、磁気シート、クリップ、PEIプレート、使用する場合はガラス、そして通常大型部品を高速で印刷する場合は代表的な造形物を含めてください。実際のリンギング負荷は、方向を反転させる質量です。# 加速度、ジャーク、スクエアコーナー速度は関連しているが同一ではない
加速度は速度が時間とともに変化する速さを制限します。スライサーとファームウェアのチューニングでは、より高い加速度によってコーナー付近の減速が短縮され、インフィル、トラベル移動、短いセグメントがより速く印刷されます。同時に、モーターとベルトに要求される力も増加します。加速度が可動質量とフレーム剛性に対して高すぎると、プリンターはステップを失ったり、モーター音が大きくなったり、造形物の後にリンギングが現れたりする可能性があります。従来のMarlinジャークは、1秒あたりのミリメートルで表される方向転換しきい値です。これはプランナーが加速度制限を適用する前に許容する瞬間的な速度変化の量を制御します。Klipperはsquare_corner_velocity（略してSCVと呼ばれることが多い）を使用して、同様のコーナー速度の概念を実現します。単位も1秒あたりのミリメートルですが、計画モデルが異なります。そのため、このツールはKlipperが選択された場合、値をジャークと呼ばずに出力ラベルを変更します。加速度
主要な速度-力制限。速度変更時にプリンターが質量を押す力を決定します。
- mm/s2
- モーター力要求を増加
- リンギングに強い影響
Marlin ジャーク
Marlinスタイルのプランナーが非常に小さな速度変化のために減速しないようにするためのコーナー遷移しきい値。
- mm/s
- ファームウェア固有の動作
- 高すぎるとコーナーが粗くなる
Klipper SCV
Klipperが方向転換を通じたコーナリング速度をモデル化するために使用するスクエアコーナー速度。
- mm/s
- このツールではSCVと表示
- 通常は入力整形とともに調整
ファームウェアの用語は重要
結果をKlipperにコピーする場合は
square_corner_velocityを使用してください。Marlin設定にコピーする場合は、XジャークやYジャークなどのジャーク関連フィールドを使用してください。計算機は数値結果を保守的に保ちますが、選択されたファームウェアに応じてラベルを付けます。# 構造剛性が安全係数をどう変えるか
同じツールヘッド質量を持つ2台のプリンターでも、フレームと運動系が異なる量のエネルギーを蓄えるため、異なる加速度が必要になる場合があります。軽量なカンチレバーベッド、緩いVスロットホイール、長い無支持ロッド、薄いプリント製モーターマウント、柔軟なツールヘッドプレートはすべて、使用可能な加速度を低下させます。アルミフレームにリニアレール、短いベルトスパン、剛性の高いアイドラースタック、コンパクトなツールヘッドを備えた補強構造は、同じ質量でも目に見えるリンギングが発生する前により高い加速度に耐えることができます。したがって、剛性選択は見た目のためだけではありません。低剛性は最も強い低減を適用し、中剛性は典型的な適切にメンテナンスされたデスクトッププリンターを表し、高剛性は理論的な力限界のより多くを利用可能にします。高設定でも、ベルトの伸び、高速時のモータートルク低下、電流制限、マイクロステッピング、プーリーのグリップにより、実際の機械が完全な理想的なF / m値を確実に使用することはできないため、依然として低減が適用されます。| 剛性設定 | 典型的な機械の状態 | 計算機の動作 |
|---|---|---|
| 低 | 緩いホイール、高いフレーム、柔軟なベッドサポート、重いダイレクトドライブ変換 | 最も保守的な加速度と低い遷移速度。 |
| 中 | 適切に調整されたデスクトッププリンター、合理的に締まった運動部品 | 日常的なチューニングのためのバランスの取れた低減。 |
| 高 | 剛性の高いCoreXY、補強フレーム、リニアレール、コンパクトツールヘッド、確認済みベルト | ステップロスマージンを維持しつつ、より高い加速度。 |
計算機結果後の加速度引き上げ
メリット
- より高い加速度は、多くの短い移動がある小さな部品の印刷時間を短縮できます。
- 剛性フレームと入力整形は、単純な質量推定よりも高い限界をサポートできます。
- 制御された増分でテストすることで、品質が低下し始めるポイントがわかります。
デメリット
- 同じ増加が、文字、穴、コーナー周辺のリンギングをより目立たせる可能性があります。
- 緩いプーリー、ベルト、ベッドマウントは、適度な加速度でも見栄えを悪くする可能性があります。
- 非常に高い数値に直接飛躍すると、ステップの欠落や混乱を招くアーティファクトを引き起こす可能性があります。
# 結果テーブルの読み方
推奨加速度は、ファームウェアやスライサープロファイルにコピーする主要な値です。1秒あたりのミリメートル二乗で表されます。理論的上限は別途表示され、安全係数と目標速度ペナルティによってどれだけのマージンが除去されたかを確認できます。理論値と推奨値の間に大きな差があるのは正常です。この計算機はプリント品質のチューニング用に設計されており、絶対的なステップロスクリフを見つけるためのものではありません。実効可動質量は、計算機がX/Yリンギングに最も重要と判断した質量です。ベッドスリンガーでは、ホットエンドではなくベッドの影響を受ける場合があります。CoreXYやデルタでは、通常はツールヘッドまたはエフェクターの値に近くなります。制限運動グループは、運動学のどの部分が推定値を駆動しているかを示し、ツールヘッドを軽量化するか、ベッドプレートを交換するか、フレームを補強するか、ファームウェアで1軸のみを低く設定するかを決定する際に役立ちます。- 実効可動質量
- X/Y運動系が方向転換中に反転しなければならない推定慣性負荷。
- 理論的上限
- 安全係数と剛性低減の前に、想定モーター力から予測される加速度。
- 安全係数
- 1.0未満の乗数で、トルクと剛性マージンを確保し、ステップロスとリンギングを低減します。
- リンギングリスク
- 加速度と質量から示唆される力積に基づく定性的指標。
- SCV
- Klipperのスクエアコーナー速度、1秒あたりのミリメートルで表されるコーナリング速度パラメーター。
結果解釈チェックリスト
推奨加速度を最初のファームウェアまたはスライサー制限値として使用する。
Klipperの場合はSCV、Marlinスタイル設定の場合はジャークを使用する。
実効質量がベッド主導の場合、カーテシアンプリンターでは最初にY加速度を低減する。
結果が低いと感じた場合、単に数値を上げる前に、緩んだ機械機構を点検する。
リンギングタワー、鋭角コーナーテスト、または加速度計入力整形測定で検証する。
# 速度をあまり落とさずにゴーストを低減する実践的ワークフロー
正直な質量値から始めましょう。ホットエンドアセンブリ、ファン、プローブ、エクストルーダー、プリント製シュラウド、ケーブルストレインリリーフ、ツールヘッドボードの重さを量ってください。ベッドについては、Y方向に移動するすべてのものを含めます。計量が不便な場合は、EnderスタイルとVoronスタイルのプリセットを妥当なプレースホルダーとして使用し、後で結果を調整してください。プリセットは意図的に標準的な値であり、最良のマーケティング値ではありません。計算機の結果をファームウェアまたはスライサーの制限値に適用し、対象速度で鋭い文字、垂直な穴、直角コーナーを持つ小さなオブジェクトを印刷します。各コーナーから一定の距離で繰り返されるリンギングは、機械的共振を示しています。リンギングが改善されたが印刷時間が許容できなくなった場合は、加速度を一度に10%など、少しずつ上げてください。推奨値以下でもリンギングが強い場合は、ベルトのたるみ、緩んだプーリーのセットスクリュー、移動するケーブル、柔軟なベッドスプリング、摩耗したホイール、レールの予圧問題、ホットエンドのぐらつきを確認してください。- ファームウェアを変更する前にツールヘッドとベッドの質量を測定または推定する。
- 実際のX/Yアーキテクチャに合った運動学タイプを選択する。
- 重いダイレクトドライブヘッドや目に見えて柔軟なフレームを持つ改造ベッドスリンガーには低剛性を使用する。
- 高剛性は、ベルト、プーリー、レール、フレームネジがすでに確認されている場合にのみ使用する。
- ファームウェアセレクターを使用して生成されたテキストをKlipperまたはMarlinにコピーする。
- 検証モデルを印刷し、表面の光沢だけでなくリンギングの距離と振幅を比較する。
- コーナーの膨らみはリンギングと混同される可能性があるため、プレッシャーアドバンスは別途調整する。
- ファームウェアがサポートしている場合は、最終的な高速セットアップに入力整形を使用する。
質量低減が強力な理由
加速度の力は質量に直接比例します。ツールヘッドから100gを取り除くことは、モーター力を追加したり加速度要求を低減したりするのと同じ一次効果を持つことができます。それが、コンパクトなツールヘッド、より軽いファン、より短いダクト、リモートドライブエクストルーダーが、ファームウェアの調整を何も行う前にリンギング動作を改善できる理由です。
# 加速度とジャーク設定時のよくある間違い
最もよくある間違いは、別のプリンターからコピーした単一の数値でチューニングすることです。Voron、Ender、Prusaスタイルのベッドスリンガー、デルタ、密閉型カスタムCoreXYはすべて150 mm/sで印刷できますが、安全な加速度は数倍も異なる場合があります。印刷速度だけでは動作ストレスは定義できません。短い造形物は最高速度に達することはほとんどないため、加速度とコーナリングパラメーターは、公称スライサー速度よりも表面品質を制御することがよくあります。もう一つの間違いは、ジャークやSCVを貧弱な加速度設定を隠す方法として扱うことです。非常に高い遷移値は動作中のコーナーをよりシャープに見せることができますが、フレームに急激な方向転換を注入し、エコーを生み出す可能性もあります。非常に低い値は、プリンターをコーナーで低速で丸みを帯びたものにします。最良の結果は通常、妥当な加速度制限、適度なコーナー速度、しっかりとしたベルト、機械的に堅い軸、プレッシャーアドバンス、そして利用可能な場合は入力整形から得られます。ゼロまたは負の質量を使用しないでください
質量がゼロだと物理演算が未定義になります。
F / mからの加速度が無限大に近づくためです。インターフェースは異常な値をブロックし、計算は入力をクランプして結果を使用可能に保ちます。 | 症状 | 考えられる動作設定の問題 | 機械的チェック項目 |
|---|---|---|
| コーナー後の繰り返し波紋 | 質量と剛性に対して加速度が高すぎる | ベルト、フレームネジ、ツールヘッドぐらつき、入力整形。 |
| 高速移動中のレイヤーシフト | 加速度またはジャーク/SCVが過剰 | プーリーセットスクリュー、モーター電流、ベルト歯のかみ合い。 |
| 丸みを帯びたコーナーと低速な小造形物 | 加速度またはコーナー速度が低すぎる | プランナー制限、スライサー最小レイヤー時間、プレッシャーアドバンス。 |
| XとYで異なるリンギング | 一方の軸の可動質量が大きいか剛性が低い | ベッド質量、レール予圧、ベルト経路、ガントリーの直角精度。 |
# KlipperまたはMarlinへの値のエクスポート
コピーボタンはプレーンテキストを生成するため、結果をプリンター設定ノート、Klipperのprinter.cfgセクション、またはMarlinのチューニングレコードに貼り付けることができます。Klipperの場合、出力はmax_accelとsquare_corner_velocityを使用します。Marlinの場合、出力は加速度とX/Yジャーク風の値を使用します。コピーされたブロックは開始設定として扱い、ファームウェアファイルがボード固有またはバージョン固有の形式を使用している場合は名前を調整してください。プリンターが軸ごとの加速度をサポートしている場合、カーテシアンベッドスリンガーはXよりもY加速度を低く設定することが有益なことがよくあります。これはベッドが重く、印刷中に造形物が質量を追加するためです。CoreXYプリンターは通常、共有のX/Y加速度値を使用しますが、個々の機械的欠陥により一方の方向がより強くリンギングする可能性があります。デルタプリンターはタワー剛性とエフェクター重量に大きく依存するため、加速度計ベースの検証が特に重要です。安全なチューニング手順
質量と運動学から保守的な加速度とコーナー速度を計算する。
生成されたKlipperまたはMarlinテキストを開始点として適用する。
目標速度でリンギングテストを印刷し、鋭い造形物を比較する。
加速度を少量ずつ上げ下げしながらメモを取る。
機械的なベースラインが安定した後、入力整形または共振補償を実行する。