VORON Design

A Voron projekt célkitűzése – 2015-ös indulásakor –, egy kompromisszummentes 3D nyomtató létrehozása volt, amit szórakoztató összeszerelni és öröm használni. Követelményként fogalmazták meg, hogy szépnek, tisztának és csendesnek kell lennie, valamint folyamatos terhelés mellett is, meghibásodás, bütykölgetés nélkül tudjon üzemelni. Röviden: egy igazi otthoni mikrógyártógép, borsos árcédula nélkül. Több mint egy évig tartott a fejlesztés, minden részét újratervezték, stressztesztelték és optimalizálták. Röviddel a megjelenés után élénk közösség alakult ki a projekt körül, ami azóta is növekszik. Ez a közösség része annak, ami a VORON-t ilyen különleges élménnyé teszi.

Idővel az egyszemélyes munka egy szűk mérnökcsoporttá nőtte ki magát, amely továbbra is egységes tervezési szellemben működik. Elkötelezettek vagyunk annak érdekében, hogy gyári minőségű nyomtatókat tervezzünk, amelyeket a konyhádban is összeszerelhetsz. Ez a szenvedély és elkötelezettség arra ösztönöz bennünket, hogy kicsit átlépjünk a határokon. Űrsiklókat építünk kertészeti eszközökkel, így bárkinek saját űrsiklója lehet.

A vorondesign.com oldalon olvasható ez a lelkes bemutatkozás, ahol egyre gyakrabban kötöttem ki újabb 3D nyomtató típusok után kutatva. A technológia folyamatosan fejlődik gyártói és hobbista oldalról is, ezért keresni akartam valami aktuálisan izgalmas nyomtatót, hogy egy újabb típussal szélesítsem az ismereteimet.

Megszerettem a Prusa Mk3-at, de most valami masszív CoreXY-ra lennék kíváncsi. De tényleg masszív, tehát a HyperCube pehelysúlyú carbon csövei helyett lineáris síneket próbálnék ki. Szempont volt az is, hogy legyen merőben új, tehát olyasmi, aminek a tervezésében már felhasználták az eddigi tapasztalatokat, de a sémákat elengedve nulláról építették fel a szerkezetet. Egy ideig szemeztem a BLV mgn Cube 3D nyomtatóval, de valahogy mégis a Voron-on méláztam egyre többet és többet. Aztán egy ponton eldőlt minden, megrendeltem az első alkatrészeket… 🙂

Elsősorban a fenti idézetből áradó hangulat ragadott meg engem is. Valamiért ezeket a típusokat könnyű megszeretni. Azt még nem tudom, hogy valóban űrsikló minőségűek-e, és rögtön az elején megcáfolnám a borsos árcédula hiányát. Ugyanis ezek a nyomtatók drágák, ha az Ender 3-al hasonlítanánk össze. A legkisebb is 500 USD, míg a legnagyobb alkatrészigénye 1500 USD lehet (és akkor még nem extra márkásak a sínek). Cserébe már a megjelenésük is sokkal „gyáribb” jellegű, mint bármelyik általam ismert DIY 3d nyomtató. Működésüket tekintve mindegyik zárt, így ABS nyomtatására kimondottan alkalmasak, és természetesen úgy lettek kialakítva, hogy az elektronikák a meleg nyomtatási területen kívül kaptak helyet.

Az összkép mellett egy-egy részlet megértése is tovább fokozta a megismerés utáni vágyamat. Például az Z endstop kapcsoló, amihez kilenc és fél perces összeszerelési útmutató található a youtube-on. Elsőre értelmetlennek tűnt ez a bonyolítás, majd rájöttem, hogy ennek segítségével a nozzle Z offset beállítását automatikusan el tudja végezni a nyomtató. Az már viszont valami! És mivel a komplett HotEnd csere nem tart tovább mint egy perc, így igazán felhasználóbarátnak tűnik egy ilyen nyomtató.

Érdekes még az is, hogy Klipper firmware-t használnak Marlin helyett. Ez azért izgalmas váltás, mert a Klipper nem Arduino-n, tehát a nyomtató vezérlőpaneljén fut, hanem Raspberry Pi-n. Nagyságrendekkel gyorsabb processzor tudja így diktálni nyomtatás közben az utasításokat. Ez egészen más architektúra, mint amikor OctoPrint segítségéve nyomtatunk, ugyanis abban az esetben csak az történik, hogy SD kártya helyett soros porton kapja meg a vezérlő a GCode utasításokat, de a vezérlőn futó Marlin-nak kell az Arduino processzorával kiszámolnia a teendőket. Klipper esetén a vezérlőpanelt csak mint egy fizikai interface-t használjuk, mert közvetlenül a Raspberry Pi-re nem tudnánk rákötni a nyomtató összes elektronikáját. Mindennek számtalan érdekes következménye van, hiszen például így egészen más folyamat a firmware konfigurálása, vagy akár OctoPrint helyett választhatunk másik webes futtató felületet.

Közösségi életre aktívan Reddit-et és Discord-ot használnak, ami számomra kissé idegen. Magyar közösségünket a goulash-HU néven találod a Discrod-on, ami pici, de pörög! Van egy unofficial facebook csoport is csekélyebb forgalommal és egy Magyar FB csoport is, amihez kérlek mindenképpen csatlakozz, ha érintett vagy a témában. 🙂

Nagyon jól dokumentált nyomtató család, minden típushoz vaskos összeszerelési útmutató tölthető le. Minden szükséges fájl természetesen a GitHub-on érhetők el.

Voron0

A család legkisebb tagja, egy mini CoreXY bowdenes hajtású 3D nyomtató. A nyomtatási tér elméleti mérete 120mm x 120mm x 120mm. Minden elképesztően pici rajta, a sínek 7mm szélesek, a motorok 35mm-esek, viszont a Voron-ra jellemző robusztusság tetten érhető a 120mm x 120mm alumínium tálca 6mm-es vastagságán. Ez a tálca tuti nem fog meggörbülni. 🙂

A korlátozott nyomtatási tér miatt csak mint második nyomtató jöhet szóba, de annak kiváló választás lehet, hiszen nagyon gyakran elégséges ez a méret, és ilyenkor felesleges egy nagyobb nyomtató tálcáját felfűteni. Nem foglal nagy helyet a lakásban, és akkor is jól jöhet, ha a „fő nyomtató” hosszú feladatot végez éppen, de valami apróságot még elindítanánk mellette.

Mivel a Voron nyomtatók zártak, ezért az alkatrészeiket ABS-ből, vagy ASA-ból érdemes nyomtatni, egyébként megolvadnának a nagy melegben. Ez viszont egy fából vaskarika helyzet, hiszen nagy valószínűséggel nem tudunk magabiztosan ABS-t nyomtatni, ha éppen Voron-t szeretnénk építeni. És itt jön egy érdekes csavar, a legnagyobb Voron alkatrészei is elférnek a Voron0 tálcáján. Tehát elég ennek a kis nyomtatónak valahogy kiizzadnunk az alkatrészeit (ami azért nem lehetetlen), majd ennek a segítségével legyárthatjuk a zászlóshajót is.

Én jelenleg éppen itt tartok, egy Voron Zero már elkészült és némi tesztelgetés után el fogom kezdeni gyártani vele a 2.4-es változat elemeit. A nyomtatási minőség nagyon meggyőző, ami szerintem a rövid és merev tengelyeknek köszönhető elsősorban. Ezt már az Ant PCB Maker-en is megfigyeltem, hogy rettentő merev, percíz tud lenni, egy pici szerkezet. Nem szabad lebecsülni a kicsi dolgokat sem! 🙂

Voron 1.8

A Voron 1-es egy klasszikus elrendezésű CoreXY nyomtató, két trapézorsós Z motorral a tálca négy sarkán csapágyazva, ahogy például HyperCube Evolution. Ezzel a változattal indult a Voron, sok verzió alatt ebben forrtak ki a részetek, amik a 2-es változatot is jellemzik.

A tálca 250mm vagy 300mm-es négyzet alakú alumínium lemez, amihez 8mm-es vastagságot javasolnak. Rettentő merev, így természetesen három ponton állítható a vízszint.

Hátul egy szűrőházon keresztül szívja ki egy ventillátor a levegőt, így akár aktív szén szűréssel csökkenthető a káros anyagok kijutása.

A váz 2020-as profilokból készül és nagyon elegáns módon, úgynevezett vak csatlakozásokkal szerelhető össze, ahogy az ábra mutatja:

Választható bowdenes meghajtás, vagy az Afterburner nevű Voron direkt extruder is. A hátlap és az alap panelhez készen vásárolhatunk ABS lemezeket. Az elektronikák ezek mögött találhatóak. Az oldalak, tető és ajtók plexiből vágathatók.

Ezt a típust különösebben nem fontolgattam, ugyanis a 2-es változat is továbbviszi ennek minden jó tulajdonságát, viszont annak sokkal izgalmasabb a mechanikája.

Zavaros számozás

Talán ezen a ponton érdemes tisztázni: Valójában a Voron 1 és Voron 2 nem verziószámok, hanem típus jelzések. Két különböző felépítésű nyomtató az 1-es és 2-es, amiken belül a verziókat ponttal elválasztva jelölik, tehát jelenleg az 1-esből az 1.8-as a legfrissebb, míg a 2-esből a 2.4-es. Ezt a konvenciót alkalmazták a Zero esetében is, így lett az a típus Voron 0. Majd ezt a szerencsétlen elnevezési módszert feladva, a következő két nyomtató beszédes nevet kapott, a Switchwire-t és a Legacy-t.

Voron 2.4

A Voron 2-es sorozat szintén egy CoreXY nyomtató, mint az 1-es, de itt végtelenül menő módon nem a tálca mozog Z irányban, hanem az XY tengelyek emelkednek és süllyednek, miközben a tálca fixen a nyomtató alján marad. A nyomtatandó tárgy nem moccan meg a nyomtatás folyamata alatt, kizárólag a fej járja végig a gcode útvonalát. A szokásos elrendezéshez képest ez egy stabilabb kialakítás, hiszen a nyomtató súlypontja egészen alacsonyan marad.

További érdekesség, hogy az XY portált nem trapézmenetes orsók emelgetik, hanem 9mm-es GT2 szíjak segítségével négy egymástól függetlenül is vezérelhető Z motor mozgatja a keret sarkait. A független motoroknak az az értelmük, hogy ezek segítségével automatikusan tökéletesen párhuzamosra kalibrálja a nyomtató az XY portál és a tálca síkját. Tehát itt nem arról van szó, hogy nyomtatás közben Z irányú mozgással kompenzáljuk a bed leveling során mért eltéréseket, hanem arról gondoskodunk, hogy ne kelljen kompenzálni a ferde tengelyeket, legyenek tökéletesen fedésben a síkok. Mindezért nincs is értelme hagyományos módon vízszintet állítani a tálcán, így az mereven rögzítve van a vázhoz.

Összesen így hat motorra van szükség a mozgásokhoz, amit a Klipper tud kezelni, de hétköznapi vezérlőkre nem tudunk minimum hét motort csatlakoztatni. Ha nem akarunk valami egzotikusabb vezérlőt választani, akkor a legegyszerűbb megoldás, hogy két darab SKR 1.3-asat csatlakoztatunk a Raspberry-re. Ráadásul így rengeteg extra pwm kimenetünk és termisztor bemenetünk is lesz, amikkel tovább szofisztikálhatjuk a rendszert. (Vezérelt hűtő/fűtő rendszert építhetünk a nyomtatási térbe, ledes világításokat kapcsolgathatunk, ilyesmik…)

A tápegységek és minden elektronika a nyomtató aljában helyezhető el. Nem a legkényelmesebb megoldás, ha szerelni kell, főleg az építés során lesz ez macerás. Viszont így biztosan a lehető leghűvösebb, szellősebb helyük lesz, másrészt így lehet legkisebb alapterülete a nyomtatónak a tálca méretéhez képest. Na meg a súlypont lentartásának a logikája is ezt diktálja.

250/300/350 mm-es négyzet alakú méretek váltak standardá. Természetesen bármilyen egyedi méretre átszámíthatjuk az alkatrészeket, viszont ezekhez a méretekhez készen vásárolhatunk méretre vágott váz elemeket, ABS paneleket, ami jelentősen megkönnyíti a dolgunkat.

Voron Switchwire

A Switchwire a legújabb tagja a Voron nyomtató családnak. Nagyon izgalmas szerkezet, de elsőre bizonytalan voltam, hogy tényleg valós igényt elégít-e ki, vagy inkább csak egy bravúr, egy merész ötlet megvalósítása.

Ugyanis ez egy CoreXZ elrendezésű nyomtató. Ez azt jelenti, hogy az Y tengely egy Prusa módon mozgó tálca, míg a Z és X irányokat két szimmetrikus motor szíjakkal valósítja meg. A CoreXY előnye, hogy nem kell az XY motoroknak utazniuk a tengelyekkel, így a CoreXZ esetében is az a tudomány, hogy nincs kitüntetett X motor, ami a Z tengelyen emelkedne. Az XZ motorok fixen lent vannak a tálca két oldalán a Z tengelyek alján.

A szíjhajtás következményeként kikapcsolt motorok mellett kézzel lehet mozgatni az X tengelyt függőlegesen, éppen úgy ahogy egy CoreXY X tengelyét Y irányban. Ez nagyon érdekes lehet és egyébként praktikus is. Viszont nem is tudna ellenállni a gravitációnak ilyenkor, ezért ellensúly (valami rugós cucc) tartja meg a tengelyt a pozíciójában. Mindezt tovább gondolva, ez egy olyan nyomtató lehet, ami nagyon gyorsan tud mozogni Z irányban is, ami például nagyobb Z hop beállításnál hasznos tulajdonság lehet.

Kíváncsi lennék rá, hogy élőben milyen ez a működés, de valahogy a Prusa Mendel elrendezésben mindig is a mozgó tálcát éreztem kritikusnak, ami megmaradt a Switchwire-ben. A tálca egyébként konkrétan az Mk52-es, amiről már külön cikket is írtam, azon lelkendezve, hogy ez a legjobb választás DIY 3D nyomtatóhoz. Úgy látszik, ez még mindig így van, hiszen gondolom kompromisszum mentesen választották ki a feladathoz.

A Switchwire létét azt hiszem az ára indokolja. Olcsóbb mint a Voron 2.4-es, de nem is ez a lényeg, hanem az, hogy jó esélyes sok megmaradt alkatrészt bele tudunk pakolni. Ahogy egyre többet gondolkodok rajta, ez lehet a megfejtés: úgy van kitalálva, hogy akár egy egészen öreg Prusa klónt, vagy egy Ender 3-at szétszedve, költséghatékonyan lehessen Voron-t építeni.

Ezzel a videóval publikálták a típust, jól megfigyelhető benne az XZ szíjak mozgása:

update 2020. 12. 27.: A cikk megjelenése után pár nappal újabb Voron típus jelent meg:

Voron Legacy

A Voron0 és Switchwire után még egy típus belefért a 2020-as évbe, karácsonykor publikálták a Legacy-t. Nagyon nehéz évet zár 2020-ban az emberiség, de egy pici lelkesedést meríthetünk a Voron csapat lendületéből.

Az elnevezés arra utal, hogy a típust tisztelgésnek szánták a Voron gyökerei felé. Ez is egy sallangmentes CoreXY gép, amilyen az 1-es sorozat is volt indulásakor, tartalmaz néhány elegáns újragondolt megoldást, az extruderrel pedig kapcsolódik a jelenlegi verziókhoz. Olyan értelemben is visszanyúlás a kezdetekhez, hogy különbség alkatrészlistát is készítettek a korai 1-es változatokhoz, ha arról szeretnénk upgradelni a Legacy-ra.

Az Y tengely nagyon érdekesnek tűnik, úgyanis oldalanként két-két rúd található az X tengely rúdjaival egy magasságban. Ez így elég precíz és merev lehet. A fényképeken a tálca kocsija nem látszódik, de abban is van tudomány. A két oldal teljesen független egymástól, így a két Z motor szépen be tudja állítani a két oldal magasságát egymáshoz képest.

Nem számoltam utána, de olcsó nyomtató lehet, nincsenek burkolatok, nincsenek lineáris sínek, maximum normális csapágyakra érdemes költenünk. Ez a felépítés viszont megegyezik a régi kedvencemmel, a HyperCube-al, ami sajnos rettentő elavultnak tűnik a bumfurdi kidolgozatlan alkatrészeivel, összehasonlítva ezzel az egyszerű, de elegáns nyomtatóval.