Prusa I3 MK3S와 두 센서 이야기

Prusa i3 MK3가 2017년에 출시되었을 때 프린터에 탑재된 엄청난 수의 센서 덕분에 "정말 똑똑하다"는 광고가 나왔습니다. 업데이트는 실제로 MK2에 비해 인쇄 품질을 향상시키는 것이 아니라 기계를 더 쉽게 사용하고 더 안정적으로 만드는 것이었습니다. 정전 중에 중지된 인쇄를 재개하기 위한 시스템, 펌웨어가 유도 베드 센서의 열 드리프트를 보상할 수 있는 온도계, 모든 냉각 팬의 RPM 감지, 그리고 언제 감지할 수 있는 고급 Trinamic 스테퍼 드라이버가 있었습니다. 프린터가 미끄러지거나 걸렸습니다.

하지만 무엇보다 가장 흥미로운 업그레이드는 새로운 필라멘트 센서였습니다. Prusa i3 MK3는 마우스에서 볼 수 있는 것과 유사한 광학 인코더를 사용하여 필라멘트가 압출기에 삽입된 시기를 감지할 수 있습니다. 이를 통해 필라멘트가 소진된 경우 펌웨어가 인쇄를 일시 중지할 수 있었는데, 이 기능은 이전에는 소비자급 데스크톱 3D 프린터에서는 거의 들어본 적이 없는 기능이었습니다. 게다가 광학 인코더는 필라멘트가 실제로 압출기를 통해 이동하고 있는지 여부도 감지할 수 있습니다.

이론적으로 이는 MK3가 압출기 막힘이나 스풀이 풀리지 못하게 하는 필라멘트 경로의 엉킴과 같은 문제를 감지할 수 있음을 의미합니다. 시중에 나와 있는 다른 소비자용 3D 프린터는 실제로 플라스틱을 압출하지 않는다는 사실을 깨닫지 못한 채 즐겁게 계속해서 작동할 것입니다. 그러나 MK3는 필라멘트가 정지되었음을 확인하고 사용자에게 경고할 수 있습니다. 광학 필라멘트 센서의 기능은 데스크탑 3D 프린팅의 작은 혁명을 의미하며 MK3의 나머지 장비와 결합되어 실패한 프린트의 가슴 아픈 일을 근절할 것을 약속했습니다.

2019년 2월, Prusa i3 MK3S가 발표되었습니다. 비교적 사소한 프린터 새로 고침은 MK3 생산 중에 이루어진 모든 점진적인 조정을 수집했으며 실제로 새로운 기능을 추가하지 않았습니다. 하나를 삭제했지만 MK3S는 MK3에 사용된 광학 인코더 센서와 필라멘트 움직임을 감지하는 기능을 제거했습니다. 사용자는 막힘과 엉킴을 감지하는 기능을 유지하는 것이 업데이트에서 제공하는 다른 모든 개선 사항을 포기할 가치가 있는지 결정해야 합니다.

그런데 왜? Prusa Research가 주력 제품에 대한 엄청난 유용성 개선을 약속한 것을 포기하기로 결정한 3년 동안 무슨 일이 일어났습니까? 그 대답은 가장 영리한 엔지니어링 솔루션이라도 현실 세계에서는 항상 예상대로 작동하지 않는다는 흥미로운 시각입니다.

물론, Prusa Research가 필라멘트 막힘 감지 문제를 처음으로 해결하려고 시도한 것은 아닙니다. MK3가 출시될 때까지 해커들은 이미 수년 동안 자체 솔루션을 조합해 왔지만 대부분은 보다 직접적인 접근 방식을 사용했습니다. 가장 일반적인 방법은 단순히 스풀이나 필라멘트 자체에 바퀴를 밀어 넣는 것이었습니다. 회전 인코더나 홀 효과 센서를 통해 회전을 쉽게 감지할 수 있습니다.

그러나 이 아이디어의 문제점은 필라멘트에 추가 드래그를 가해 궁극적으로 인쇄 품질에 영향을 미치는 압출 속도의 변화를 초래할 수 있다는 것입니다. 완벽한 압출을 추구하는 사용자들은 바로 이러한 이유로 다양한 저항력 스풀 홀더를 개발했습니다. 정지된 필라멘트를 감지할 수 있더라도 시스템에 드래그를 추가하는 것은 많은 사용자에게 시작이 아닐 것입니다.

광학 센서의 장점은 필라멘트를 실제로 건드리지 않고도 필라멘트가 움직일 때 "볼" 수 있다는 것입니다. 다시 말하지만, Prusa Research는 이 아이디어를 내놓지 않았습니다. 필라멘트가 압출기에 들어갈 때 필라멘트를 육안으로 검사하려는 시도가 이미 있었지만 일반적으로 목표는 다양한 필라멘트 두께를 보상하는 것이었습니다.

Prusa Research가 한 일은 이러한 확립된 아이디어를 결합하여 정확한 비접촉 필라멘트 속도 센서를 만드는 저렴한 개방형 하드웨어 센서를 생각해낸 것입니다. 당연히 지금쯤이면 지구상의 모든 3D 프린터 제조업체가 이 작은 센서를 자체적으로 변형하여 보급형 기계에 장착했을 것이라고 예상할 수 있습니다.