Bygga SLS Skrivare med Galvo

PIC, AVR, Arduino, Raspberry Pi, Basic Stamp, PLC mm.
RogueNeurons
Inlägg: 14
Blev medlem: 3 februari 2021, 02:23:26

Bygga SLS Skrivare med Galvo

Inlägg av RogueNeurons »

I flera år har jag haft ett projekt på gång där jag vill bygga en SLS Skrivare - alltså en Laserstråle som med hjälp av två roterande speglar riktas ned på en bädd av nylonpulver som flyttar sig i höjdled och förses med nytt pulver, en gång per lager man printar. Om jag kommer så långt att jag börjar bygga något som blir permanent kommer jag nog göra en byggtråd men just nu söker jag bara inspiration till lösningar på de problem jag ser framför mig.

Spegelsetuppen (Galvo Scanner Head) finns i två varianter, en digital och en analog - i denna tråd fokuserar jag på den digitala varianten som styrs genom ett protokoll som kallas XY2-100 och har en data hastighet på 2MHz och en datalängd på 20 bitar. Detta har jag implementerat på ett Teensy 4.0 kort (från PJRC) och det fungerar genom att jag initierar mitt bibliotek och sedan anropar det med en önskad position dit den beger sig på snabbast möjliga vis utan att synkronisera rörelsen mellan axlarna. Och här börjar mitt problem, den rörelse som sker om galvot står i position 0,0 och blir kommenderad till 1,4 kommer att passera punkten 1,1 då båda axlarna individuellt kommer att söka sig till sin position på snabbast möjliga vis.

En lösning på detta är förstås att ta in steg och riktnings signaler från en 3DPrinter kontroller ( typ Marlin FW på en Skr 1.4 Turbo) och låta denna beräkna många delpunkter längs vägen vilket den är byggd för när den styr en stegmotor. Problemet är att Marlin/Klipper/Grbl/Smoothie och några till jag testat endast kommer upp i max 200.000 steg/s, Ett digitalt galvo har 65536 individuella punkter på varje axel och hastigheten jag eftersöker ligger på över 4.000.000 steg/s om man räknar steg. Nu behöver inte ett galvo få varje steg och då går det att optimera men inte med en befintlig mjukvara som jag känner till.

Innan jag nu försöker skriva något eget och uppfinna hjulet på nytt, finns det befintliga projekt?
Om inte vad kan vara en lämplig approach till att lösa detta?

Jag har några ideer men de kan komma att kräva mera jobb än jag tänkt mig investera i detta- som ex.
-Anpassa Marlin FW (Mycket jobb då deras core modul behöver rivas ut)
-Låna ideer och kod från RepRap kommunityt för att anpassa en "planner" till att vara Tidsorienterad istället för steg orienterad.
-Skriva en basic version som endast Trapezoid kompenserar och synkroniserar axlar.

Finns det flera som sökt något liknande?

Alla ideer är välkommna!
Användarvisningsbild
GeekJoan
Admin
Inlägg: 10642
Blev medlem: 26 maj 2003, 15:59:27
Ort: Solna

Re: Bygga SLS Skrivare med Galvo

Inlägg av GeekJoan »

Jag förstår faktiskt inte problemet.
Du talar väl om vart du vill att galvon ska, och så går den dit. Det är i alla fall så alla galvon till lasrar funkar
Användarvisningsbild
Lennart Aspenryd
Tidigare Lasp
Inlägg: 12607
Blev medlem: 1 juli 2011, 19:09:09
Ort: Helsingborg

Re: Bygga SLS Skrivare med Galvo

Inlägg av Lennart Aspenryd »

Intressant projekt och idé! Jag har varit ut några gånger till en kille här i trakterna som har flera SLS maskiner.
Det är ju inga lätta saker att hantera med pulverdrag i rätt förvärmt temp och en snabb laser som tar skiktet!
Men jag tror att det är ett tidsläge där man kan göra nya upptäckter och lösningar.
Så förutom att välkomna dig till forumet vill jag gärna se mera av dina tankar.

Du nämner inte volymen du har i tankarna . Vad jag förstår kan man hantera 100 mm i kubik för runt 50000:-
De jag har kikat på har haft 500 mm i kubik och kostar från 250000:-

Men att det borde finnas en väg till DIY är helt klart. Och måste man ha så bråttom med printen?
Vilka tester på material har du gjort?
RogueNeurons
Inlägg: 14
Blev medlem: 3 februari 2021, 02:23:26

Re: Bygga SLS Skrivare med Galvo

Inlägg av RogueNeurons »

GeekJoan skrev: 4 augusti 2021, 21:12:13 Jag förstår faktiskt inte problemet.
Om man köper en kontroller för ändamålet med en tillhörande mjukvara är detta en dyr historia, och vill man sedan integrera detta med ett system för att SLS-Printa (uppvärmning, styrning av pulver distribution, top off värmning av det senast utspridda lagret med IR, mm så är detta inte så enkelt gjort då flera av systemen kräver utöver sitt eget kontrollerkort - även ett kort i en PC och någon obskyr mjukvara som gör hela paketet otympligt att automatisera.

Eftersom jag tänker bygga en egen maskin behöver jag en kontroller där jag kan kontrollera allt sammans på ett ställe utan att externa system ställer krav på integrationen ( i detta fall ett beroende till en extern pc).

Problemet med själva styrningen är att om Galvot riktar strålen på punkten (X0, Y0) och jag kommenderar den till att gå till (X1, Y3) så kommer båda galvomotorerna att med oberoende av varandra ta sig till kommenderad position på snabbast möjliga vis d.v.s. där X har rört sig till 1 så kommer Y hinna lika långt, alltså till Y1, men fortsätta lite till tills den nått fram till Y3. Resultatet är att lasern inte kommer att rita ett rakt streck från 0,0 till 1,3 utan ett sträck med en knick på - alltså från 0,0 via 1,1 till 1,3.
Uppgiften en kontroller har är alltså att se till att för en rörelse från 0,0 till 1,3 se till att X rör sig med 1/3 av hastigheten som Y har. Mera komplicerat blir det när man vill ha skarpa hörn att se till att lasern hinner stanna helt innan den byter riktning alternativt saktar ner till en hastighet där den orkar med "svängradien". Sen behöver man kompensera med lägre laserstyrka när det går långsammare...

En skärande maskin som på videon påverkas inte speciellt mycket av "överexponering" när lasern är för stark men påverkar kvaliteten på en SLS utskrift. sen har vi biten när den "fyller i" eller scannar över en yta som kräver precis tajming för på och av utav lasern vilket man får tweaka tills det stämmer men blir ändå aldrig bra nog att göra outlines med.

Det är här som en 3D printer kontroller skulle kunna komma in i bilden där denn skickar steg och riktning till en laser kontroller som översätter detta till galvo XY2-100 språk och därmen kan man kontrollera laserns rörelse bättre - bara det att den behöver vara minst 20x snabbare helst 200....
Senast redigerad av RogueNeurons 4 augusti 2021, 22:59:48, redigerad totalt 1 gång.
RogueNeurons
Inlägg: 14
Blev medlem: 3 februari 2021, 02:23:26

Re: Bygga SLS Skrivare med Galvo

Inlägg av RogueNeurons »

Lasp skrev: 4 augusti 2021, 22:14:15 Intressant projekt och idé!
Tack!
Så förutom att välkomna dig till forumet vill jag gärna se mera av dina tankar.
Och tack... :)
Du nämner inte volymen
250mm x 250mm
Och måste man ha så bråttom med printen?
Det handlar nog till viss del om att "om det går" och till viss del om Laser styrka och arbetsområde. Tilltänkt är någon typ av RF-CO2 laser på 15-25W och då kan det inte gå hur långsamt som helst... Sen vill man ju att den skall vara rimligt snabb :)
Vilka tester på material har du gjort?
Inga direkta tester för att hitta en leverantör men sintratec:s verkar ju fungera för dom med CO2 och PA12 finns det gott om om man letar lite... visst det är dyrt men det kanske inte är poängen här och handlar nog mest om ytkvalitet på slutprodukten. För att labba med så har jag en del 3:e sorterings pulver som jag kan leka med. Jag har en 100W skärmaskin att labba lite med oxå där jag tänkt testa pistång och roller mekaniken om jag kommer så långt.
Användarvisningsbild
GeekJoan
Admin
Inlägg: 10642
Blev medlem: 26 maj 2003, 15:59:27
Ort: Solna

Re: Bygga SLS Skrivare med Galvo

Inlägg av GeekJoan »

Jo, fast om vi tänker att du har en 3d printer kontroller som styr detta så kommer den ju inte automatiskt gå från X0 till X1 och Y0 till Y3 på samma tid.
En rak linje blir ju uppdelad i små sektioner i "g-koden".
Typ:
dotted.png
Om du tänkt använda dig av en 3d printer kontroller som oftast är en arduino så kan man ju peta in allt annat som ska göras där också. Om du sen använder tex Cura för att slica upp det som ska printas så kan du även där peta in egna kommandon som tex mellan varje lager så ska den rulla ut mer pulver, vänta i 5 sekunder, slå på värme, stäng av värme, starta nästa lager.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
RogueNeurons
Inlägg: 14
Blev medlem: 3 februari 2021, 02:23:26

Re: Bygga SLS Skrivare med Galvo

Inlägg av RogueNeurons »

Precis! När man talar om för galvo huvudet att den skall till en position så gör den som jag beskrev ovan - därav kontroller behovet. Problemet med de 3dprinter kontroller mjukvaror (läs Firmwares) är att de är för långsamma. Marlin ger som sagt uppemot 65.000 steg/s och helt strippad version av nån kontroller kommer kanske kommer upp i 200.000 Steg/s. Jag är ute efter 2-40 Miljoner steg /s fast kanske inte nödvändigtvis som enskilda steg då galvot inte måste få varje enskilt steg utan kan uppdateras till en given position.
Användarvisningsbild
Lennart Aspenryd
Tidigare Lasp
Inlägg: 12607
Blev medlem: 1 juli 2011, 19:09:09
Ort: Helsingborg

Re: Bygga SLS Skrivare med Galvo

Inlägg av Lennart Aspenryd »

Jag får läsa på mer om Galvo. Oavsett så är X & Y intressanta!
X&Y_Bomb.jpg
X&Y.jpg
Redan från början på sextiotalet var de favoriter!
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
svanted
Inlägg: 5082
Blev medlem: 30 augusti 2010, 21:20:38
Ort: Umeå

Re: Bygga SLS Skrivare med Galvo

Inlägg av svanted »

borde inte lasern svepa objektet i X led och ett steg i taget i Y led typ,
då blir det bara fråga om snabbast möjliga där det inte ska smältas och långsammare, alltså över smältpunkt där man vill ha smältning.
Användarvisningsbild
Krille Krokodil
Inlägg: 4062
Blev medlem: 9 december 2005, 22:33:11
Ort: Helsingborg

Re: Bygga SLS Skrivare med Galvo

Inlägg av Krille Krokodil »

Det finns FPGA-baserade CNC-styrningar också, du kan kanske hitta någon snabb rackare bland dem.

http://store.mesanet.com/index.php?route=common/home
RogueNeurons
Inlägg: 14
Blev medlem: 3 februari 2021, 02:23:26

Re: Bygga SLS Skrivare med Galvo

Inlägg av RogueNeurons »

svanted skrev: 5 augusti 2021, 16:05:33 borde inte lasern svepa objektet i X led och ett steg i taget i Y led typ,
då blir det bara fråga om snabbast möjliga där det inte ska smältas och långsammare, alltså över smältpunkt där man vill ha smältning.
Den typen av rörelse brukar man göra så att man rör sig från x-min till x-max i högsta möjliga hastighet och med mycket exakt tajming "tänder och släcker" man lasern så att den smälter när den passerar över det som skall smältas vilket är bra för att snabbt täcka ytor men ger ganska dålig kvalitet på ytfinish d.v.s. på outlines. De SLS maskiner jag sett kombinerar båda dessa metoder.

Detta kräver dock mycket tajt kontrollloop till lasern... borde gå och har jag testat "lightweight" hemma men 3Dprinterkortet jag lekt med har varit för långsamt för att komma till den nivå jag vill...
RogueNeurons
Inlägg: 14
Blev medlem: 3 februari 2021, 02:23:26

Re: Bygga SLS Skrivare med Galvo

Inlägg av RogueNeurons »

Krille Krokodil skrev: 5 augusti 2021, 16:20:57 Det finns FPGA-baserade CNC-styrningar också, du kan kanske hitta någon snabb rackare bland dem.

http://store.mesanet.com/index.php?route=common/home
Jag har tittat på deras lösningar men har ingen FPGA kompetens alls....
Jag tittade på färdiga system från bl.a HALaser men dom vill ha 1500.- för kalaset... Euro alltså....
Sen tillkommer mjukvara...
Användarvisningsbild
Lennart Aspenryd
Tidigare Lasp
Inlägg: 12607
Blev medlem: 1 juli 2011, 19:09:09
Ort: Helsingborg

Re: Bygga SLS Skrivare med Galvo

Inlägg av Lennart Aspenryd »

Vad skiljer denna metod Galvo , mot Multi Jet Fusion 3D ?

Sedan kommer ju det svåra att packa rätt i lådan!

https://www.shapeways.com/cdn-cgi/image ... metric.png
Användarvisningsbild
Krille Krokodil
Inlägg: 4062
Blev medlem: 9 december 2005, 22:33:11
Ort: Helsingborg

Re: Bygga SLS Skrivare med Galvo

Inlägg av Krille Krokodil »

Du behöver ingen FPGA-kunskap, det är färdiga lösningar som med stöd i Mach, LinuxCNC och dyl..

Grbl är ju portat till ett flertal 32 bitars processorer, det kanske finns någon snabb processor i någon av de
serierna man kan slänga in det på?

Eller Klipper kanske, de är över 500k.
RogueNeurons
Inlägg: 14
Blev medlem: 3 februari 2021, 02:23:26

Re: Bygga SLS Skrivare med Galvo

Inlägg av RogueNeurons »

Lasp skrev: 5 augusti 2021, 20:20:09 Vad skiljer denna metod Galvo , mot Multi Jet Fusion 3D ?

Sedan kommer ju det svåra att packa rätt i lådan!

https://www.shapeways.com/cdn-cgi/image ... metric.png
Inte helt säker men Jet brukar betyda jetter binding alltså typ bläckstråleskrivare på pulver... Med en Galvo så sintrar man materialet (typ smälter) mha en laser och två roterande speglar riktar lasern...

https://cdn.shopify.com/s/files/1/1366/ ... 1583598583
Skriv svar