La Prusa I3 MK3S e una storia di due sensori

Quando la Prusa i3 MK3 è stata lanciata nel 2017, è stata commercializzata come "dannatamente intelligente" grazie al numero impressionante di sensori inseriti nella stampante. L'aggiornamento non mirava realmente a migliorare la qualità di stampa rispetto alla MK2, ma piuttosto a rendere la macchina più facile da usare e più affidabile. C'era un sistema per riprendere le stampe che si erano interrotte durante un'interruzione di corrente, un termometro in modo che il firmware potesse compensare la deriva termica nel sensore del letto induttivo, rilevamento RPM su tutte le ventole di raffreddamento e avanzati driver passo-passo Trinamic in grado di rilevare quando il la stampante è scivolata o si è bloccata.

Ma l’aggiornamento più entusiasmante di tutti è stato il nuovo sensore di filamento. Utilizzando un codificatore ottico simile a quello che potresti trovare in un mouse, la Prusa i3 MK3 è in grado di rilevare quando il filamento è stato inserito nell'estrusore. Ciò ha consentito al firmware di mettere in pausa la stampa se il filamento si fosse esaurito, una funzionalità che prima di questo punto era in gran parte sconosciuta sulle stampanti 3D desktop di livello consumer. Inoltre, il codificatore ottico può anche rilevare se il filamento si sta effettivamente muovendo o meno attraverso l'estrusore.

In teoria, ciò significava che il MK3 poteva rilevare problemi come un estrusore inceppato o un groviglio nel percorso del filamento che impediva lo srotolamento della bobina. Qualsiasi altra stampante 3D consumer sul mercato continuerebbe semplicemente allegramente, senza rendersi conto che in realtà non stava estrudendo plastica. Ma il MK3 sarebbe in grado di vedere che il filamento si è bloccato e avvisare l’utente. Le funzionalità del sensore del filamento ottico hanno rappresentato una piccola rivoluzione nella stampa 3D desktop e, combinate con il resto della strumentazione della MK3, hanno promesso di eliminare del tutto il dolore delle stampe fallite.

Avanti veloce fino a febbraio 2019 e all'annuncio della Prusa i3 MK3S. Questo aggiornamento relativamente minore della stampante ha raccolto tutte le modifiche incrementali apportate durante la produzione della MK3 e non ha aggiunto alcuna nuova funzionalità. Anche se ne ha eliminato uno: il MK3S ha rimosso il sensore dell'encoder ottico utilizzato nel MK3 e con esso la capacità di rilevare il movimento del filamento. Gli utenti dovrebbero decidere se vale la pena rinunciare a tutti gli altri miglioramenti offerti dall'aggiornamento per mantenere la capacità di rilevare intasamenti e grovigli.

Ma perché? Cosa è successo in quei tre anni che hanno portato Prusa Research a decidere di abbandonare quello che prometteva di essere un enorme miglioramento in termini di usabilità per il loro prodotto di punta? La risposta è uno sguardo interessante su come anche le soluzioni ingegneristiche più intelligenti non sempre funzionano come previsto nel mondo reale.

Naturalmente, Prusa Research non è stata la prima a provare ad affrontare il problema del rilevamento del filamento inceppato. Gli hacker avevano già messo insieme le proprie soluzioni da anni quando venne rilasciato il MK3, ma la maggior parte di loro utilizzava un approccio più diretto. Il modo più comune era semplicemente spingere una ruota contro la bobina o il filamento stesso, la cui rotazione può essere facilmente rilevata tramite un encoder rotativo o un sensore ad effetto Hall.

Ma il problema con questa idea è che esercita ulteriore resistenza sul filamento, che può introdurre variazioni nella velocità di estrusione che in definitiva incidono sulla qualità di stampa. Gli utenti che cercano un'estrusione perfetta hanno sviluppato vari supporti bobina a bassa resistenza proprio per questo motivo. Aggiungere resistenza al sistema, anche se consentirebbe il rilevamento del filamento in stallo, sarebbe un fallimento per molti utenti.

La bellezza del sensore ottico era che poteva "vedere" quando il filamento si muoveva senza toccarlo. Ancora una volta, Prusa Research non ha avuto questa idea. C'erano già stati tentativi di ispezionare visivamente il filamento quando entrava nell'estrusore, sebbene l'obiettivo fosse generalmente quello di compensare la variazione dello spessore del filamento.

Ciò che Prusa Research ha fatto è stato ideare un sensore hardware aperto a basso costo che combinasse queste idee consolidate per creare un accurato sensore di velocità del filamento senza contatto. Di diritto, ci si aspetterebbe che ormai ogni produttore di stampanti 3D del pianeta abbia creato la propria variante di questo piccolo sensore e lo abbia installato sulle proprie macchine entry level.