Grundlagen des 3D-Drucks: Was ist Microstepping?

Schrittmotoren sind die treibende Kraft hinter den meisten beweglichen Teilen in einem 3D-Drucker. Jede Achse verfügt über einen Schrittmotor, der ihre Bewegung steuert, während eine vierte den Extruder antreibt. Diese Art von Elektromotor ermöglicht eine genaue Kontrolle darüber, wie weit sich der Motor dreht. Dies wird erreicht, indem eine von mehreren elektromagnetischen Spulen aktiviert wird, die einen magnetischen Teil des Motorkerns anziehen und ihn drehen. Die nächste Spule wird dann aktiviert, um den Motorkern weiter zu ziehen. Mit diesem Muster kann der Drucker genau steuern, wie weit sich der Motor dreht. Je mehr Schritte ein Motor hat, desto kleiner ist sein minimaler Drehabstand. Viele moderne Schrittmotoren haben 200 Schritte pro Umdrehung oder 1,8 Grad pro Schritt. Es ist jedoch möglich, mit Mikroschritt kleinere Bewegungen auszuführen.

Schrittmotoren treiben alle Bewegungen in einem 3D-Drucker an. Bildquelle: Automate.org

Mikroschritt

Micro Stepping ist ein Prozess, bei dem der elektrische Strom, der an eine Spule gesendet würde, auf die Spulen aufgeteilt wird. Bei sorgfältiger Steuerung der Stromdifferenz und damit des Magnetfelds ist es möglich, den Motorkern zwischen Vollschritten auszugleichen. Die Anzahl der möglichen Mikroschritte pro Schritt, die ein Motor ausführen kann, wird normalerweise als Bruch wie 1/10 angezeigt. Dieses Beispiel zeigt an, dass der Schrittmotor 10 verschiedene Mikroschritte pro Schritt hat. Mit moderner Hardware und Firmware können einige Schrittmotoren 1/256 Schritte erreichen.

In 3D-Druckern sieht man jedoch normalerweise keine hohe Anzahl von Mikroschritten, da die Mikroschritte das Drehmoment oder die Drehkraft reduzieren. In einem 3D-Drucker sollten bewegliche Teile gut geölt und frei beweglich sein. Aber auch bei regelmäßiger Wartung Ihres Druckers treten immer noch Reibungen auf. Ist das Drehmoment zu gering, kann der Motor die Reibung nicht mit einem einzigen Mikroschritt zuverlässig überwinden. Die Unfähigkeit, die Bewegung genau auszuführen, eliminiert effektiv den Vorteil der zusätzlichen Präzision. Es macht die Sache sogar noch schlimmer, da der Drucker jetzt nicht genau weiß, wie weit sich der Motor tatsächlich gedreht hat. In der realen Welt verwenden die meisten 3D-Drucker 1/16- oder 1/32-Schritte als guten Balancepunkt. Einige Drucker bieten volle 1/256-Schritte, dies ist jedoch keine besonders häufige Funktion.

Wenn möglich, sind Vollschritte besser, da sie das volle Drehmoment, den Weg und die Geschwindigkeit bieten. Microstepping bietet jedoch ein zusätzliches Maß an Präzision, das sonst nicht erreichbar ist und zu glatteren Drucken führen kann. Haben Sie Tipps zur sicheren Verwendung von Microstepping? Lassen Sie es uns unten wissen.