Z-offset beállítása 3D nyomtatásnál

Az érték gyakran csak néhány század milliméter. Elsőre jelentéktelennek tűnik, de egy 0,20 mm magas első rétegnél már 0,02 mm eltérés is 10%-ot jelent. Ilyen mérettartományban néhány század milliméter már nem apróság, hanem maga a beállítás.

Mi az a Z-offset?

A Z-offset leegyszerűsítve azt határozza meg, hogy a nyomtató által meghatározott Z-referenciához képest hol legyen ténylegesen a nozzle az első réteg nyomtatásakor. Az automatikus szintezés, a Z-szenzor és a firmware megpróbálja meghatározni a tárgyasztal helyzetét, de a tényleges első réteg még mindig attól függ, milyen távolság marad a nozzle és a felület között.

• Túl nagy távolság: a filament csak ráül a tárgyasztalra, a vonalak nem préselődnek megfelelően össze, ezért gyenge lesz a tapadás.
• Túl kicsi távolság: az anyagnak nincs helye megfelelően kiáramlani, feltorlódhat, a nozzle húzhatja maga után, szélsőséges esetben pedig a tárgyasztalt is sértheti.

A cél tehát nem az, hogy a lehető legalacsonyabb nozzle-pozíciót megtaláljuk. Az a jó Z-offset, amelyik egyenletes, összefüggő és stabil első réteget eredményez túlzott összenyomás nélkül.

A -0,04 mm nem jobb, mint a -0,02 mm

A Z-offset értékét nincs sok értelme más nyomtatójával összehasonlítani. Ha valaki egy fórumban azt írja, hogy PETG-hez nála -0,06 mm működik, abból a te gépedre gyakorlatilag semmi nem következik.

Más lehet:

• a nyomtató mechanikája;
• a Z-szenzor típusa;
• a nozzle hossza és kopottsága;
• a hotend kialakítása;
• a build plate vastagsága;
• a mérési referencia;
• a firmware korrekciós logikája.

Ráadásul különböző gépeknél a pozitív és negatív irány megjelenítése sem feltétlenül ugyanazt jelenti a felhasználói felületen. Ezért nem a plusz vagy mínusz előjelet érdemes megjegyezni, hanem azt, hogy az adott korrekció fizikailag közelebb vagy távolabb viszi-e a nozzle-t a tárgyasztaltól.

Ha az első réteg nem tapad, az egyik leggyakoribb reakció az, hogy még egy kicsit lejjebb küldjük a fúvókát. Először 0,02 mm-rel, aztán még 0,02 mm-rel, végül pedig a nozzle már szinte belevasalja a filamentet a tárgyasztalba. Ha ekkor sem jó a nyomat, könnyű arra jutni, hogy „ez az anyag egyszerűen nem tapad”. Pedig lehet, hogy a filamenttel semmi baj.

Milyen a jó első réteg?

A megfelelő Z-offsetet nem a kijelzőn lévő szám mutatja meg, hanem maga a nyomat. A jó első rétegnél az extrudált filament enyhén lapított, egyenletes szélességű, a mellette futó vonalakkal összefüggő felületet alkot, és nem húzható fel könnyedén a tárgyasztalról.

Ugyanakkor nem szabad annyira összenyomni, hogy a nozzle barázdákat húzzon benne vagy az anyag oldalirányban feltorlódjon. Ha egymás mellé nyomtatott vonalakat nézel, azoknak egy homogén felületet kell alkotniuk. Nem különálló spagettiszálakat, de nem is egy fúvókával felszántott műanyagmezőt.

Ha túl magas a nozzle

Ha a fúvóka túl messze van a tárgyasztaltól, az első réteg jellemzően túl kerek vonalakból áll, amelyek között rések maradnak. A filament nem préselődik a build plate felületére, csak ráfekszik, ezért a brim vagy a modell széle könnyen felszedhető.

Különösen kis íveknél és sarkoknál fordulhat elő, hogy a nozzle a következő mozdulat során magával húzza a korábban lerakott anyagot. Ilyen helyzetben valóban indokolt lehet közelebb vinni a nozzle-t, de érdemes nagyon kis lépésekkel dolgozni.

0,01–0,02 mm változtatás már jól látható különbséget okozhat. Ennél nagyobb ugrásokkal könnyű átesni a másik végletbe.

Ha túl alacsony a nozzle

A túl kis Z-távolság legalább olyan gyakori hiba, mint a túl nagy. Ilyenkor a nozzle alatt egyszerűen nincs elegendő hely az extrudált anyagnak, ezért az oldalirányban feltorlódik, a felület barázdálttá válik, és a fúvóka akár bele is húzhat a már lerakott vonalakba.

Jellemző tünet lehet:

• erősen barázdált első réteg;
• feltorlódó filament;
• érdes felület;
• túl széles első rétegű vonalak;
• átlátszóvá préselt PLA;
• nozzle-ra felkenődő PETG;
• elefántláb;
• rossz alsó méretpontosság;
• szélsőséges esetben a build plate sérülése.

A túlzott összenyomás ráadásul nem feltétlenül javítja a tapadást. Ha a nozzle folyamatosan tolja és gyűri maga előtt az anyagot, akkor a first layer nem stabilabb lesz, hanem egyszerűen más módon hibás.

A Z-offset és az automatikus szintezés nem ugyanaz

Modern nyomtatóknál gyakori félreértés, hogy ha a gép automatikusan szintezi a tárgyasztalt, akkor a Z-offsetnek is automatikusan tökéletesnek kell lennie. A két funkció azonban nem ugyanazt a problémát oldja meg.

Az automatikus bed leveling vagy mesh mérés azt vizsgálja, hogyan változik a tárgyasztal magassága különböző pontokon. Ha például a bal oldal 0,05 mm-rel magasabb, mint a jobb, a nyomtató menet közben kompenzálhatja ezt.

Attól azonban az egész rendszer alap Z-távolsága még lehet néhány század milliméterrel túl magas vagy túl alacsony. Emiatt teljesen reális, hogy egy frissen kalibrált gépen is látványosan javul az első réteg egy 0,02 mm körüli finomkorrekció után.

Az automatikus kalibráció nagyon hasznos, de nem teszi feleslegessé az első réteg vizuális ellenőrzését.

Miért függhet a megfelelő első réteg a filamenttől?

Az eltérő filamentek másképp viselkednek olvadt állapotban. Különbözik a viszkozitásuk, a folyási tulajdonságuk, a hőtágulásuk, a tapadási hajlamuk és az is, hogyan kapcsolódnak az adott tárgyasztalfelülethez.

Ezért ugyanaz a gép és ugyanaz a mechanikai kalibráció PLA-val tökéletes első réteget adhat, miközben PETG-vel már valamivel más hőmérséklet, flow vagy finom elsőréteg-korrekció szükséges. Fontos azonban különválasztani az anyag viselkedését a valódi Z-offset hibától.

PLA és Z-offset

A PLA általában megbocsátó elsőréteg-anyag. Tiszta PEI felületen és megfelelő hőmérsékleten viszonylag könnyű stabil tapadást elérni, ezért jó anyag arra is, hogy felismerjük a hibás nozzle-távolságot.

Ha a vonalak kerekek, különállók és könnyen leválnak, valószínűleg túl nagy a távolság. Ha az első réteg erősen barázdált, a nozzle szinte áttetszőre préseli az anyagot vagy az oldalán feltorlódik a filament, akkor túl közel lehet.

A PLA-t normál esetben nem kell belepréselni a tárgyasztalba ahhoz, hogy tapadjon. Ha kizárólag extrém „squish” mellett marad fenn, előbb ellenőrizném a build plate tisztaságát, a tárgyasztal hőmérsékletét és az első réteg flow-ját.

PETG-nél különösen könnyű túltolni a Z-offsetet

A PETG jól tapad, bizonyos felületekre pedig kifejezetten túl erősen is képes kötődni. Emiatt rossz stratégia minden tapadási problémára azzal válaszolni, hogy még közelebb visszük a nozzle-t.

A túlzottan összenyomott PETG felkenődhet a fúvóka oldalára, feltorlódhat, később blobként visszakerülhet a nyomatra, és egyes sima felületekről kellemetlenül nehéz lehet eltávolítani. A PETG tulajdonságairól és nyomtatási sajátosságairól részletesebben a PETG filament bemutatásában írtunk.

PETG-nél különösen igaz: megfelelő kontakt kell, nem maximális préselés.

TPU-nál már megint más a helyzet

A TPU rugalmassága nemcsak a kész alkatrész tulajdonságait, hanem az első réteg viselkedését is befolyásolja. A puhább filament könnyebben követheti a nozzle mozgását, ha nincs megfelelően rögzítve a tárgyasztalon, ezért fontos az egyenletes és folyamatos első réteg.

Itt sem az a cél, hogy a nozzle belekarcolja az anyagot a felületbe. A megfelelő tapadás ugyanúgy a helyes Z-távolság, a hőmérséklet, a sebesség és a build plate kombinációjából alakul ki.

ABS és ASA esetén a Z-offset csak egy része a történetnek

ABS és ASA esetén különösen könnyű a később felváló sarkokat elsőréteg-hibának tekinteni. Ha a nyomat néhány réteg után elkezd vetemedni, sokan újra lejjebb küldik a nozzle-t, majd csodálkoznak, hogy a probléma nem szűnik meg.

Az ABS és ASA vetemedése jelentős részben hőmérsékleti és zsugorodási probléma. Számít a bed temperature, a kamra hőmérséklete, a huzat, a modell mérete, a tárgyhűtés és a geometria. Egy nagy ABS alkatrész tökéletes Z-offset mellett is felválhat, ha a nyomtatási környezet nem megfelelő.

A Z-offset azt szabályozza, hogyan indul a nyomat. Nem tudja kikapcsolni a későbbi hőzsugorodást.

A Z-offset nem univerzális tapadásjavító

Ha rossz az első réteg, sok lehetséges okot kell számításba venni:

• koszos tárgyasztal;
• nem megfelelő build plate;
• hibás Z-offset;
• rossz nozzle-hőmérséklet;
• rossz bed temperature;
• túl gyors első réteg;
• hibás flow;
• nedves filament;
• egyenetlen extrudálás;
• hibás bed mesh;
• mechanikai probléma.

Ha minden hibára Z-offsettel válaszolunk, egy ponton már nem a gépet kalibráljuk, hanem egy másik hibát kompenzálunk egy újabb hibával.

Az első réteg teljes hibakeresési folyamatát külön is összeszedtük a Nem tapad az első réteg? útmutatóban.

Mennyit változtass egyszerre?

Keveset. Egy modern 3D nyomtatónál 0,01–0,02 mm módosítás már jól látható változást okozhat. Egy 0,20 mm magas első rétegnél 0,02 mm eltérés 10%-ot jelent, tehát ami a kijelzőn elhanyagolhatónak tűnik, az a first layer geometriájában már komoly változás.

Érdemes kontrolláltan dolgozni:

1. nyomtass egy egyszerű, nagyobb elsőréteg-tesztet;
2. változtass 0,01–0,02 mm-t;
3. figyeld meg a vonalak alakját;
4. csak ezután módosíts tovább.

Egy változó, egy teszt, egy következtetés. Ha egyszerre állítod a Z-offsetet, a flow-t, a bed temperature-t és az első réteg sebességét, lehet, hogy jobb lesz az eredmény, csak azt nem fogod tudni, melyik változtatás segített.

Miért jobb egy nagy elsőréteg-teszt, mint egy apró négyzet?

Egy 20 × 20 mm-es tesztből csak azt tudod meg, hogy azon a kis területen hogyan viselkedik az első réteg. Egy nagyobb minta viszont képes megmutatni, hogy az egyik oldalon tökéletes, míg a másikon túl magas vagy túl alacsony a nozzle.

Ez utalhat:

• hibás vagy pontatlan bed mesh-re;
• a tárgyasztal deformációjára;
• mechanikai eltérésre;
• nem megfelelő kompenzációra.

Ha az egyik oldalon tökéletes az első réteg, a másikon pedig rossz, akkor nem biztos, hogy globális Z-offsetet kell változtatni. A globális korrekció ugyanis a jó területet is elállítja.

Nozzle-csere után újra ellenőrizd

Egy fúvókacsere után akkor is érdemes ellenőrizni az első réteget, ha elvileg ugyanolyan nozzle került vissza. Néhány század milliméter eltérés könnyen létrejöhet a becsavarási mélységből, a hotend összeszereléséből, a gyártási tűrésből vagy egyszerűen abból, hogy a korábbi fúvóka már kopott volt.

Az automatikus nozzle-érzékeléssel rendelkező gépek ennek egy részét képesek kezelni, de az első réteg vizuális ellenőrzése ettől még hasznos. A kalibráció azt mutatja, mit mért a rendszer. A nyomat azt mutatja, hogy a gyakorlatban mi történik.

Build plate csere után is érdemes ellenőrizni

Textured PEI-ről Smooth PEI-re váltasz, más bevonatú vagy más vastagságú lap kerül a gépbe? A nyomtatónak ezt valamilyen módon kompenzálnia kell. A modern rendszerek egy része automatikusan kezeli, más gépeknél azonban kisebb eltérés is megmaradhat.

Ezért lapcsere után egy gyors elsőréteg-ellenőrzés nem túlzott óvatosság, hanem egyszerű biztosítás egy többórás nyomtatás előtt.

A filamentprofil és a Z-offset együtt dolgozik

Tegyük fel, hogy a Z-offset valójában megfelelő, de az első réteg flow-ja túl alacsony. A vonalak között rések jelennek meg. Ilyenkor könnyű arra következtetni, hogy a nozzle túl magas, ezért közelebb visszük a tárgyasztalhoz.

A rések valóban csökkenhetnek, csak közben nem a valódi hibát javítottuk ki. Ugyanez megtörténhet rossz nozzle-hőmérséklet vagy hibás extrusion multiplier mellett is.

Új vagy ismeretlen filament használatakor ezért érdemes a teljes profilt is rendszerszinten ellenőrizni a filamentprofil készítése lépésről lépésre útmutató alapján.

Brim felválik? Nem biztos, hogy nagyobb brim kell

Tipikus helyzet: 4 mm brim felválik, ezért beállítunk 8 mm-t. Ha az sem elég, jöhet a 12 mm. Csakhogy ha a brim első vonalai már eleve rosszul tapadnak, a nagyobb szélesség nem javítja meg az alap problémát.

Előbb azt kell ellenőrizni, hogy megfelelő-e a Z-távolság, tiszta-e a build plate, megfelelő-e a bed temperature és nem túl gyors-e az első réteg. A brim csak akkor tud extra biztonságot adni, ha maga a brim már helyesen tapad.

Mikor NE állíts Z-offsetet?

Nem ezt választanám első beavatkozásnak, ha:

• a nyomat csak egyetlen ponton nem tapad;
• szennyeződés vagy ujjlenyomat látható a lapon;
• az első réteg egyik fele jó, a másik rossz;
• a filament pattog vagy buborékosan extrudál;
• a nozzle-hőmérséklet nyilvánvalóan rossz;
• ABS vagy ASA sarkai csak több réteg után kezdenek felválni;
• a bed mesh vagy a mechanika gyanús.

A Z-offset globális korrekció. Ha csak a tárgyasztal jobb hátsó sarka rossz, attól még nem kell az egész nyomtatási területen közelebb vinni a nozzle-t.

Gyors Z-offset hibakeresési táblázat

Milyen sorrendben állítanám be?

Ha egy új filament első rétege nem megfelelő, én ezt a sorrendet használnám:

1. Tisztítsd meg a tárgyasztalt.
2. Ellenőrizd a megfelelő build plate-et és filamentprofilt.
3. Nézd meg a nozzle- és bed-hőmérsékletet.
4. Nyomtass nagyobb first-layer tesztet.
5. Finomítsd a Z-offsetet 0,01–0,02 mm-es lépésekben.
6. Vizuálisan ellenőrizd a teljes felületet.
7. Csak ezután módosíts flow-t, elsőréteg-sebességet vagy más paramétert.

A sorrend azért fontos, mert így nem egy ismeretlen hibát próbálsz másik paraméterrel elfedni. Ha egyszerre négy dolgot állítasz, lehet, hogy megtalálod a jó eredményt, de nem lesz reprodukálható hibakeresési módszered.

Kell külön Z-offset minden filamenthez?

Nem feltétlenül. Ha a nyomtató mechanikailag jól kalibrált, ugyanazzal a nozzle-lal és build plate-tel több filament is gond nélkül működhet ugyanazzal az alap Z-beállítással.

A gyakorlatban azonban különböző anyagok és különböző tárgyasztalfelületek mellett előfordulhat, hogy néhány század milliméter finomhangolás jobb eredményt ad. Ez különösen hasznos lehet olyan gépnél vagy slicernél, amely build plate-enként vagy profilként képes eltérő korrekció tárolására.

Nem adnék azonban automatikusan külön Z-offsetet PETG-hez csak azért, mert PETG. Előbb megnézném az első réteget, és csak akkor változtatnék, ha a nyomat ténylegesen indokolja.

A jó Z-offset szinte láthatatlan

Amíg rossz, folyamatosan foglalkozol vele. Brim, ragasztó, újrakalibrálás, bed mesh, újabb 0,02 mm, még egy teszt. Amikor viszont jó, az első réteg egyszerűen lefekszik, a vonalak összeérnek, a nyomat a helyén marad, és a gép gond nélkül folytatja a következő réteggel.

Ez valójában minden jó kalibráció célja: ne kelljen vele foglalkozni.

A Z-offset valóban képes eldönteni egy első réteg sorsát, de ugyanilyen könnyen használható arra is, hogy egy teljesen más hibát próbáljunk vele elfedni. Koszos tárgyasztal, rossz hőmérséklet, hibás flow, nem megfelelő build plate vagy pontatlan bed mesh mellett hiába keressük a tökéletes Z-offsetet. Ezért ezt a beállítást nem tapadásfokozóként, hanem a fúvóka és a tárgyasztal közötti kezdőtávolság finomhangolásaként érdemes kezelni.

A Z-offset nem tapadásfokozó és nem univerzális hibajavító. Nem helyettesíti a tiszta build plate-et, nem javítja meg a rossz flow-t, nem szárítja meg a PETG-t, és nem akadályozza meg egy rosszul hőkezelt ABS alkatrész későbbi vetemedését.

Egyetlen feladata van: beállítani a nozzle és a tárgyasztal közötti megfelelő kezdőtávolságot. Az első rétegen azonban ez a néhány század milliméter dönti el, hogy a filament megfelelően összelapul és összefüggő felületet képez-e, vagy csak végigutazik a build plate-en.

Ezért a jó Z-offset nem a lehető legalacsonyabb érték. Az a pont, ahol a filament már stabilan tapad, a vonalak megfelelően összeérnek, de a nozzle még nem próbálja belegravírozni az anyagot a tárgyasztalba.

Ott van a jó Z-offset – és ha tényleg jól van beállítva, utána valószínűleg nem is fogsz gondolni rá.