VFA в OrcaSlicer: как найти скорость с рябью на стенке

VFA (англ. vertical fine artifacts - мелкие вертикальные артефакты) - это тонкая повторяющаяся вертикальная рябь на стенке детали, которую видно «в скользящем свете», но почти невозможно сфотографировать прямо. Она бывает связана со скоростью печати, моторами, шкивами, ремнями и кинематикой. Чаще всего это подвид, который называют MRR (англ. motor resonance rippling - рябь от резонанса двигателя): на конкретной скорости шаговый двигатель или ремень начинает вибрировать на своей собственной частоте, и каждый виток вибрации остаётся на пластике отдельной риской.

В OrcaSlicer это лечится одним тестом: печатаете башню, где скорость внешнего периметра растёт по высоте, находите «плохие» скорости и заносите их в обход резонанса в профиле принтера. После этого слайсер сам не использует резонансные скорости, даже если Вы поставили их в настройках.

VFA, ringing и «зебра» - это разные дефекты

Новички часто путают три похожих дефекта, потому что все три выглядят как «полосы и волны» на стенке.

Ringing (англ. ringing - звон), он же ghosting (англ. ghosting - призрак). Это «эхо» от резкого поворота печатной головы: затухающая копия угла или рельефа, которая расходится волнами в сторону от острого ребра. Рядом с выпуклой буквой на тестовом кубике видно несколько затухающих повторений. Лечится через Input Shaping (англ. input shaping - формирование входного сигнала, гашение вибраций в прошивке), а не через VFA-тест. Подробнее - в статье про Input Shaping.

VFA / MRR. Это равномерная мелкая рябь по всей высоте стенки, не привязанная к углам. Появляется только на конкретных скоростях, на других исчезает. Причина - собственная частота узла совпадает с частотой шагов на этой скорости. Именно это ловит VFA-тест.

Неоднородность слоёв («зебра»). Это разная толщина соседних слоёв: на стенке видно полосы с шагом ровно в высоту слоя. Причина - плавающее давление в хотенде (англ. hotend - горячий узел, где плавится пластик) или «играющий» Z-винт. Лечится калибровкой расхода пластика, Pressure Advance и проверкой Z-механики.

Быстрый способ различить: оцените шаг волны линейкой. Мелкий равномерный шаг по высоте - это VFA / MRR. Шаг ровно в высоту слоя - «зебра». Затухающее эхо после углов - ringing.

Не путайте VFA с ringing: Input Shaping в первую очередь гасит резонансное эхо после резкого угла и не обязан устранять любую периодическую рябь.

Откуда берётся резонанс - простыми словами

Шаговый двигатель не вращается плавно, он делает дискретные «шаги». У типового двигателя 1,8° это 200 шагов на оборот, а с микрошагом (дроблением шага электроникой) толчков ещё больше. Каждый толчок - маленький удар. На определённой скорости частота этих толчков совпадает с собственной частотой рамы, ремня или ротора - начинается резонанс: толчки накапливаются, голова чуть «дрожит» по направлению движения, сопло то прижимается к слою, то приподнимается, и на пластике остаётся след.

Резонанс зависит от:

Поэтому VFA - это не «настроил один раз и забыл». После замены ремней, шкивов, перехода с одного типа пластика на другой стоит перепроверить.

Сначала проверьте механику

VFA-тест не имеет смысла на разболтанной механике - он покажет рябь на всех скоростях. Перед тестом пройдитесь по базовому:

Не затягивайте ремень сверх инструкции. Чрезмерное натяжение нагружает подшипники и моторы и способно добавить новые артефакты. Как правильно натянуть и заменить ремень - в статье про замену ремней CoreXY и про проскальзывание ремня Y.

Затем прогоните базовые калибровки на том же пластике, на котором будете делать VFA-тест:

  1. Input Shaping (если прошивка его поддерживает) - гасит ringing на углах, чтобы он не накладывался на картину.
  2. Pressure Advance - иначе увидите не VFA, а артефакты от плавающего давления в хотенде.
  3. Расход пластика (Flow Rate) - перелив даёт «пухлые» стенки, недолив «полосатые»; и то и другое мешает разглядеть VFA.

Если это в порядке, а мелкая волна на быстрой печати всё равно есть - пора делать VFA-тест.

VFA-тест в OrcaSlicer

Тест печатает вертикальную башню, каждый сегмент которой по высоте печатается со своей скоростью внешнего периметра - потом по высоте сразу видно, на какой скорости что произошло.

Шаг 1. Открыть тест. В верхнем меню OrcaSlicer раздел Calibration, пункт VFA (в некоторых версиях - через More).

Шаг 2. Задать диапазон. Задайте скорость так, чтобы она покрывала весь рабочий диапазон внешней стенки - например от 20 мм/с до 200 мм/с. Шаг между сегментами - например 10 мм/с: это даёт удобное для глаза число сегментов. Стартовую скорость берите заведомо безопасную (низкую), конечную - на верхней границе того, что реально ждёте от машины, и не превышайте безопасные ускорения и ограничения профиля ради более широкой башни. Всегда можно повторить тест с более высокими значениями.

Шаг 3. Проверить ограничение по расходу. В тесте по умолчанию включены автоподбор под сопло и автоподгонка под максимальный объёмный расход материала. Если максимальный объёмный расход (Maximum volumetric speed) в профиле материала низкий, на верхних скоростях слайсер сам срежет реальную скорость - тест не отработает по верхам. Приблизительная граница: максимальная скорость = максимальный расход (мм³/с) делённый на (высота слоя × ширина линии). Ставить в тесте скорость выше этой границы смысла нет. Если хотите протестировать выше - временно поднимите максимальный расход в профиле материала (только на время теста, потом верните обратно).

Шаг 4. Печатать. После нарезки проверьте предпросмотр (Preview): скорость должна меняться по высоте башни. Печатайте тем же материалом, температурой и внешней скоростью, которые используете в работе. Лучше брать непрозрачный глянцевый пластик - на глянце артефакты видно заметно лучше, чем на матовом, и катушка должна быть свежая, не пересохшая.

Как читать результат

Дайте башне остыть, возьмите в руки и поверните под скользящим светом (настольная лампа сбоку - идеально). Каждому сегменту соответствует своя скорость.

Осматривайте стенку внимательно и отмечайте участки, где периодическая рябь усиливается или ослабевает. Повторите тест, чтобы исключить случайный дефект материала или шва. Запишите резонансные окна: типично часть диапазона гладкая, а одно-два узких окна - в ряби.

Если чистый диапазон повторяется - используйте его как ориентир для внешней стенки, но не переносите результат на внутреннее заполнение без проверки времени и прочности. Если рябь одинакова во всём диапазоне - ищите механическую или экструзионную причину: простой выбор другой скорости только маскирует симптом.

Обход резонанса в профиле принтера

Чтобы слайсер сам обходил найденное окно: Printer settings → Motion Ability → Resonance Compensation → Resonance Avoidance (настройка в расширенном режиме). Включите обход резонанса и впишите нижнюю и верхнюю границы окна.

Важно понимать ограничение: обход поддерживает только одно окно - одну нижнюю и одну верхнюю границу. Если резонансных окон у Вас несколько, выберите то, в которое чаще всего попадаете при печати. После включения слайсер снижает скорость внешнего периметра ниже резонансной зоны, и на стенках этой ряби не будет.

Обход работает для скоростей, которые Вы задаёте в настройках. Держите максимальный объёмный расход материала выше верхней границы резонансного окна, а конкретную скорость печати регулируйте отдельно в настройках процесса.

Тест чистый, а рябь на детали есть

Бывает, что башня вышла гладкой по всему диапазону, а на реальной детали волны всё равно видны. Тогда дело не в резонансе двигателя, а в механике:

  1. Шкив проворачивается на валу. Шкив держится на валу стопорным винтом без головки (англ. set screw - закручивается шестигранником, должен упираться в лыску вала). Ослаб или стоит мимо лыски - шкив проворачивается на доли миллиметра, дают «плавающие» полосы по разной высоте. Проверка: попробуйте покрутить шкив пальцем на остановленной голове - должен сидеть намертво.
  2. Стёртые подшипники линейных направляющих. На миниатюрных рельсах (MGN9, MGN12) шарики со временем начинают «играть» в радиальном направлении, и на быстрой печати это неотличимо от VFA. Проверка: на выключенном принтере покачайте каретку из стороны в сторону - люфта быть не должно.
  3. Расшатался эксцентрик роликов (на принтерах с колёсами по профилю V-slot). Лечится подкруткой эксцентрика по одной восьмой оборота за раз, пока ролики не перестанут проворачиваться от лёгкого касания пальца.
  4. Сопло задевает уже напечатанные слои из-за перелива. Если расход завышен, каждая верхняя линия чуть выпуклая, и сопло следующего слоя за неё цепляет. Внешне похоже на VFA, но лечится перекалибровкой расхода.

Klipper-принтеры и принтеры с двумя головами

Принтеры на Klipper с акселерометром (датчик ускорения на печатной голове) умеют сами замерять резонансные частоты командой SHAPER_CALIBRATE. Этот замер точнее глазного анализа башни, но VFA-тест всё равно полезен: Input Shaping гасит эхо на углах, а VFA-тест ловит более тонкие резонансы по скоростям, которые Input Shaping пропускает.

Принтеры с двумя экструдерами. Резонансные частоты зависят от того, какой головой печатаете: у второго экструдера другая масса и центр тяжести. Прогоните VFA-тест для каждой головы отдельно и сохраните свой диапазон обхода под каждую.

Смена экструдера или хотенда с лёгкого на тяжёлый заметно сдвигает резонанс - после такой замены тест стоит повторить.

Если резонансное окно слишком широкое

Если «плохой» диапазон вышел широким (например, десятки мм/с подряд в ряби) - это уже не точечный резонанс, а признак механической проблемы. Обходом это не лечится: Вы просто не сможете печатать на нормальной скорости. Чек-лист по вероятности причин:

После каждой правки прогоняйте VFA-тест заново: окно обычно сначала сужается, потом смещается, потом исчезает.

Когда пересчитывать

VFA-калибровку стоит повторить, если Вы:

Для смены катушки того же пластика того же бренда - не нужно.

Чеклист

Связанные статьи