Dopo aver iniziato a stampare in 3D, mi sono imbattuto in termini come firmware, Marlin, flashing e upgrade, che all'inizio mi hanno confuso. Ho fatto qualche ricerca sul firmware delle stampanti 3D e ho scoperto il significato di tutto ciò, quindi ho scritto un articolo al riguardo per aiutare altre persone.

In questo articolo verranno trattati argomenti relativi al firmware, come ad esempio cos'è il firmware, come flashare e aggiornare il firmware della stampante 3D e altro ancora.

Cos'è il firmware nella stampa 3D? Marlin, RepRap, Klipper, Repetier

Il firmware nella stampa 3D è un programma specifico che controlla il funzionamento della stampante 3D leggendo le istruzioni del codice G dal modello affettato. Si trova sulla scheda principale della stampante ed è disponibile in diversi tipi, come Marlin e RepRap, ognuno con le proprie caratteristiche e vantaggi.

Le azioni più fondamentali della stampante 3D, come il movimento dei motori passo-passo, l'accensione dei riscaldatori e persino la velocità di stampa, richiedono milioni di calcoli che solo il firmware può eseguire.

Senza il firmware, la stampante 3D non saprebbe cosa fare e come farlo. Ad esempio, si consideri un comando in codice G " M109 S200 ."

Una volta inserito nel terminale G-code, il firmware della stampante 3D lo riconoscerà e saprà cosa fare. In questo caso, imposterà la temperatura target per l'estremità calda a 200°C.

Questa era solo una spiegazione di base, ma il firmware, in realtà, è in grado di gestire comandi in codice G molto più complessi di questo. In pratica, è il modo in cui la stampante 3D funziona e realizza le magiche stampe che conosciamo.

Esistono molti firmware per stampanti 3D che si usano abitualmente per stampare in 3D. Vediamo di seguito alcuni dei più comuni.

Che cos'è il firmware Marlin?

Marlin è il più famoso firmware per stampanti 3D che la maggior parte della comunità utilizza attualmente sulle proprie unità. La maggior parte delle stampanti 3D viene fornita con Marlin come firmware predefinito, anche se è possibile aggiornarlo con il passare del tempo.

Marlin è popolare perché ha una serie di caratteristiche desiderabili che altri firmware non hanno. Innanzitutto, è altamente personalizzabile, il che significa che è possibile aggiungere facilmente le proprie funzioni a Marlin.

Inoltre, dispone di un'eccellente documentazione e di un grande supporto da parte della comunità, il che significa che la configurazione di Marlin è facile grazie a un gran numero di guide e tutorial disponibili online e che, poiché la maggior parte delle persone utilizza Marlin, è facile trovare persone che la pensano allo stesso modo per aiutarvi nel vostro viaggio nella stampa 3D.

Marlin è un firmware affidabile ed è consigliato a tutti coloro che hanno appena iniziato a stampare in 3D grazie alla sua facilità d'uso.

Cos'è il firmware RepRap

Il firmware RepRap è un altro nome importante nel mondo della stampa 3D che è stato originariamente sviluppato per la scheda di controllo Duet a 32 bit, che è una scheda madre avanzata e costosa con diverse caratteristiche premium.

Molti preferiscono RepRap a Marlin per la facilità di configurazione: c'è uno strumento di configurazione web dedicato che si collega al firmware e consente di modificarlo molto facilmente, cosa che Marlin non può fare.

Tuttavia, RepRap non è ampiamente compatibile come Marlin e funziona solo su schede a 32 bit, mentre Marlin può essere utilizzato anche su schede a 8 bit.

Che cos'è il firmware Klipper?

Klipper è un firmware per stampanti 3D relativamente nuovo, noto soprattutto per le sue elevate velocità di calcolo che, a loro volta, rendono la stampante 3D più veloce, raggiungendo velocità non inferiori a 70-100 mm/s.

Questo firmware utilizza un altro computer a scheda singola, come il Raspberry Pi, e gli scarica i calcoli intensivi, consentendo al firmware di stampare più velocemente e con una qualità migliore grazie a movimenti del motore passo-passo estremamente precisi.

Il firmware Klipper è supportato anche dalla maggior parte delle stampanti 3D Cartesian e Delta e può funzionare su schede a 8 bit, a differenza del firmware RepRap. È facile da usare ma non ha lo stesso livello di supporto di Marlin.

Che cos'è il firmware di Repetier?

Repetier è un'altra ottima opzione se cercate un firmware affidabile, di alta qualità e ricco di funzioni. È ampiamente compatibile e supporta la maggior parte delle schede in circolazione e può essere facilmente personalizzato in base alle vostre preferenze.

Come RepRap, anche Repetier dispone di uno strumento di configurazione basato sul web che consente di apportare modifiche al firmware con facilità e comodità. Lo sviluppatore di Repetier propone anche uno slicer chiamato Repetier-Host.

L'uso combinato del firmware Repetier e di Repetier-Host consente di ottenere un'esperienza di stampa efficiente e con meno errori. Si tratta inoltre di un firmware open-source che riceve aggiornamenti regolari e nuove funzionalità dallo sviluppatore.

Come modificare/flashare/aggiornare il firmware della stampante 3D

Per aggiornare il firmware della vostra stampante 3D, dovrete innanzitutto scaricare l'ultima versione di Marlin e aprirla nel software Arduino, che è una piattaforma per l'aggiornamento del firmware delle stampanti 3D. Dopo aver collegato la stampante al computer, dovrete semplicemente verificare e caricare il firmware con pochi semplici passaggi.

Se siete alle prime armi con la stampa 3D, il flashing del firmware della vostra stampante 3D può sembrare un'operazione difficile all'inizio, ma ne vale sicuramente la pena per ottenere tutte le funzioni più recenti della vostra stampante e stampare in modo più affidabile e costante.

I passaggi che seguono spiegano come aggiornare il firmware della stampante 3D; assicuratevi di seguire attentamente ciascuno di essi.

Fase 1. Andate su GitHub per scaricare l'ultima versione di Marlin, che al momento in cui scriviamo è la 2.0.9.1. Potete verificare l'ultima versione facendo clic sul menu a discesa della pagina e controllando la release inferiore.

A questo punto, fate clic sulla freccia a discesa del pulsante "Codice" e selezionate "Scarica ZIP" per avviare il download.

Fase 2. Il file è in formato ZIP, quindi è necessario estrarlo per continuare. Una volta fatto, aprirlo e fare clic sulla cartella "config".

Passo 3. A questo punto è necessario copiare le informazioni necessarie della propria stampante 3D e sostituire i file di configurazione predefiniti con questi. Per farlo, fare clic sulla cartella "examples", individuare la propria stampante 3D e selezionare la scheda principale della macchina. Il percorso riportato di seguito è un esempio di come eseguire questo passaggio.

Configurazioni-release-2.0.9.1> config> esempi> Creality> Ender-3> CrealityV1

Copiare i file "Configuration" e "Configuration_adv" per continuare.

Passo 4. Successivamente, è sufficiente incollare i file nella cartella "default". Se si utilizza un PC Windows, il sistema chiederà di sostituire i file presenti con quelli copiati. Eseguire questa operazione per continuare. Ora abbiamo l'ultima versione del firmware Marlin configurata per la stampante 3D.

Passo 5. Ora è necessario il software Arduino per aggiornare il firmware della stampante 3D. Arduino IDE può essere scaricato dal sito web ufficiale e, se si utilizza un PC Windows, è possibile installarlo comodamente dal Microsoft Store.

Passo 6. Quindi, lanciate il firmware nell'IDE Arduino utilizzando il file Marlin.ino presente nella cartella. Quando Arduino si apre, assicuratevi di selezionare la scheda giusta della vostra stampante 3D nella sezione "Strumenti" per evitare di incorrere in errori.

Passo 7. Successivamente, è sufficiente fare clic sul pulsante "Verify", a forma di spunta nell'angolo in alto a sinistra, per avviare il processo di compilazione del firmware. Se si è fatto tutto correttamente fino a questo momento, si spera che non appaiano messaggi di errore.

Passo 8. Dopo la compilazione dell'aggiornamento del firmware, è sufficiente collegare la stampante 3D al computer tramite una connessione USB se la stampante dispone di un bootloader. In caso contrario, esiste un modo per collegare la stampante, di cui ho parlato più avanti nell'articolo.

Una volta collegata, fate clic sul pulsante "Carica" che si trova accanto al pulsante "Verifica". Assicuratevi che la stampante sia stata scollegata dalla presa di corrente prima di farlo.

Questo è quanto per l'aggiornamento del firmware della stampante 3D. È possibile che alcune impostazioni, come gli offset di livellamento del letto o i limiti di accelerazione, siano state reimpostate.

In questo caso, è possibile utilizzare l'opzione "Inizializza EEPROM" nell'interfaccia della stampante 3D per ripristinare tutti i file di configurazione.

Il video che segue illustra in modo esauriente il processo, per cui vi invitiamo a consultare un'esercitazione visiva approfondita.

Come si aggiunge e si installa il firmware Marlin a una stampante 3D?

Per installare il firmware Marlin su una stampante 3D, dovrete prima scaricare Marlin sul vostro computer, modificare i file di configurazione scaricati, quindi utilizzare il software Arduino per compilare il progetto Marlin in una forma leggibile per la vostra stampante 3D. Una volta fatto, dovrete semplicemente caricarlo per aggiungere Marlin alla vostra stampante 3D.

Il processo di installazione di Marlin sulla stampante 3D è abbastanza simile a quello descritto nel sottotitolo. È possibile ripetere tutti i passaggi evidenziati nella sezione precedente, anche se si sta aggiungendo Marlin per la prima volta a una stampante 3D.

Per modificare il firmware della stampante 3D, si utilizza l'applicazione Arduino IDE subito dopo aver aperto il firmware.

Tuttavia, si raccomanda di non manipolare i file di configurazione nell'editor, poiché la maggior parte del codice è già predefinito e la modifica di qualcosa senza sapere quale sia potrebbe potenzialmente impedire il flashing.

Il seguente video di Teaching Tech è un'ottima guida per la modifica del firmware della stampante 3D.

È possibile aggiornare il firmware dell'Ender 3 con Cura?

Sì, è possibile aggiornare il firmware della Ender 3 con Cura in un paio di semplici passaggi. Innanzitutto, è sufficiente scaricare la versione precompilata del firmware desiderato in formato HEX e caricarla sulla stampante 3D utilizzando Cura.

Lo slicer Cura consente di caricare in modo rapido e semplice il firmware di nostra scelta sulla stampante 3D. Non è nemmeno necessario disporre di un bootloader per utilizzare questo metodo.

Sono necessari una porta USB, il firmware necessario in formato HEX e, naturalmente, Cura. Il resto del processo è estremamente semplice da seguire, per cui passiamo subito a questo aspetto.

I passaggi seguenti spiegano come aggiornare il firmware con Cura.

Fase 1. Andare alla pagina di configurazione Marlin di DanBP e scorrere verso il basso fino ai file per trovare i file HEX confezionati che corrispondono alla vostra configurazione per l'Ender 3. Potete anche cercare il vostro firmware online, ma assicuratevi che sia già stato compilato prima di scaricarlo.

Ecco come appare la sezione da scorrere nella pagina.

Fase 2. Collegare il computer/laptop alla stampante 3D utilizzando il connettore USB adatto alla macchina.

Passo 3. Dopo aver scaricato il file, è necessario estrarlo per continuare. Una volta fatto, è sufficiente lanciare Cura e fare clic sull'area a discesa accanto all'area di selezione della stampante 3D. Quindi, fare clic su "Gestisci stampanti" per continuare.

Passo 4. Dopo aver fatto ciò, apparirà la finestra "Preferenze", con un'opzione denominata "Aggiorna firmware", sulla quale fare clic per passare alla fase successiva.

Passo 5. Infine, è sufficiente fare clic su "Upload custom Firmware", scegliere il file HEX appena scaricato e lasciare che Cura carichi il firmware nella stampante Ender 3.

Il processo di aggiornamento del firmware della stampante 3D è stato piuttosto elementare. Non dimenticate di inizializzare la EEPROM della stampante 3D per memorizzare il firmware.

Il video seguente è una spiegazione visiva del processo descritto sopra.

Come scoprire & conoscere il firmware della stampante 3D

Per conoscere e scoprire il firmware della vostra stampante 3D, dovete inviare il comando M115 G-Code alla stampante utilizzando un software come Pronterface. Alcune stampanti 3D, tra cui la Ender 3, hanno anche una sezione "About" o "Printer Info" nel loro menu LCD che può dirvi quale firmware è installato su di esse.

La maggior parte delle stampanti 3D viene fornita con il firmware Marlin o RepRap, ma vale la pena di sapere con certezza quale sia quello installato sulla propria macchina.

Il M115 è fondamentalmente un comando per "richiedere la versione del firmware e le capacità del microcontrollore o della scheda madre corrente". Può essere immesso nella finestra del terminale di qualsiasi software in grado di inviare comandi G-Code alla stampante 3D.

Pronterface è una scelta popolare che molti utilizzano per controllare, regolare e calibrare le proprie stampanti 3D con tecniche quali la regolazione PID dell'hot end e del letto termico.

Dopo aver inserito il comando, si dovrebbe ottenere una stringa di codice simile a questa.

FIRMWARE_NAME:Marlin 1.1.0 (Github) SOURCE_CODE_URL://github.com/MarlinFirmware/Marlin PROTOCOLLO_VERSIONE:1.0 MACHINE_TYPE:RepRap EXTRUDER_COUNT:1 UUID:cede2a2f-41a2-4748-9b12-c55c62f367ff

D'altra parte, se si utilizza il software Makerbot Print slicer, è possibile scoprire facilmente la versione del firmware in uso accedendo al Pannello di stampa, selezionando la stampante 3D e facendo clic su "Utilità".

Infine, fate clic su "Firmware Update" e appariranno tutte le informazioni pertinenti, compresa la versione attuale del firmware della stampante.

È possibile estrarre il firmware da una stampante 3D?

Sì, è possibile estrarre il firmware da una stampante 3D una volta che è stato compilato e caricato. Tuttavia, dopo aver ottenuto il file .hex per la configurazione del firmware, a lungo andare diventa inutile, poiché non sarà possibile modificare o configurare il firmware poiché è già stato compilato.

Prima di essere compilato, il firmware è in formato .h o .ino. Dopo la compilazione, il formato viene convertito in .bin o .hex, a seconda che si tratti di una scheda a 8 o 32 bit.

Pensate a un piatto che preparate: prima di cucinare, avete tutti gli ingredienti a disposizione sul tavolo e potete sostituirli con quelli che preferite. Dopo aver cucinato, non potete tornare indietro alla fase degli ingredienti. È così anche per il firmware.

La vostra stampante 3D ha un bootloader?

Le stampanti 3D economiche, come la Creality Ender 3, non sono dotate di bootloader perché occupano uno spazio di memoria aggiuntivo sui microcontrollori all'interno della scheda madre della stampante e costano di più.

Di seguito sono elencate alcune stampanti 3D dotate di bootloader.

• QIDI Tech X-Plus
• Monoprice Maker Select V2
• Replicatore MakerBot 2
• Creality Ender CR10-S
• Flashforge Creator Pro

È possibile eseguire il flashing del firmware senza un bootloader?

Sì, è possibile flashare il firmware senza bootloader utilizzando un programmatore esterno che scrive il firmware nell'ICSP della scheda madre. L'ICSP è presente nella maggior parte delle schede, quindi non si dovrebbero avere problemi a flashare il firmware senza bootloader in questo modo.

Il bootloader è un software che consente di eseguire facilmente il flashing del firmware tramite USB. Occupa uno spazio minimo all'interno del microcontrollore della scheda madre, che è un componente specifico che memorizza tutto ciò che riguarda il firmware della stampante 3D.

Anche se minimo, il bootloader occupa spazio nel microcontrollore, che potrebbe essere utilizzato da altre funzioni più importanti, come il livellamento automatico del letto.

Questo è il motivo per cui molti produttori evitano di inserire i bootloader all'interno della scheda madre della stampante 3D, in modo che gli utenti possano sfruttare appieno lo spazio per altre funzioni.

In questo modo, il flashing del firmware diventa decisamente più complesso, perché non è più possibile utilizzare semplicemente una connessione USB. Tuttavia, molti ritengono che il compromesso valga la pena per aumentare le funzionalità della propria stampante.

Il seguente video di Thomas Sanladerer è un'ottima guida per il flashing del firmware senza bootloader.

Firmware RepRap Vs Marlin Vs Klipper

RepRap, Marlin e Klipper sono tutte scelte molto popolari quando si tratta di scegliere un firmware per la propria stampante 3D. Tuttavia, queste tre stampanti differiscono abbastanza l'una dall'altra, per cui cerchiamo di approfondire le differenze e di capire quale di esse è la migliore.

Architettura

RepRap: Il firmware di RepRap è scritto in linguaggio di programmazione C++ ed è stato realizzato esclusivamente per funzionare su processori a 32 bit, come le schede controller Duet. In questo modo, può essere utilizzato su stampanti 3D, macchine CNC, incisori e tagliatori laser. RepRap si basa anche su Marlin.

Marlin: Marlin si basa sul firmware Sprinter, anch'esso scritto in C++, ma è abbastanza versatile e può funzionare su processori a 8 e 32 bit. Come RepRap, gestisce la maggior parte dei calcoli dettagliati del codice G che controllano i componenti della stampante 3D stessa.

Klipper: Il firmware di Klipper si concentra su componenti importanti come i motori passo-passo e i sensori di livellamento del letto, ma lascia i complessi calcoli del codice G a un'altra scheda più capace, che nella maggior parte dei casi è Raspberry Pi. Pertanto, Klipper utilizza una combinazione di due schede per far funzionare le stampanti 3D, e questo è diverso da qualsiasi altro firmware.

Vincitore della categoria: Anche se l'architettura non presenta vantaggi o svantaggi evidenti, Marlin vince in questo caso perché è il firmware con maggiore esperienza e costituisce una solida base su cui costruire molti altri firmware.

Caratteristiche

RepRap: RepRap è ricco di funzioni, anche di alto livello per gli utenti avanzati della stampa 3D, tra cui la generazione precisa del tempo di passo e la regolazione dinamica dell'accelerazione, entrambe estremamente utili per una stampa 3D veloce, precisa e di alta qualità.

Un'altra caratteristica fondamentale di RepRap è il suo strumento di configurazione web che rende la personalizzazione un gioco da ragazzi e indolore, a differenza di Marlin dove è necessario modificare tutto nell'IDE Arduino.

Marlin: Con gli aggiornamenti costanti nel tempo, Marlin è diventato anche un firmware ricco di funzionalità, come il livellamento automatico del letto, l'avvio automatico, che imposta la stampante in uno stato nuovo dopo il riavvio, e l'avanzamento lineare, che genera la pressione corretta all'interno dell'ugello per un movimento preciso e velocità di stampa più elevate senza perdita di qualità.

Klipper: Klipper vanta una serie di funzioni avanzate, come la modellazione dell'input che riduce l'impatto delle vibrazioni del motore passo-passo sulla qualità di stampa. Eliminando questo effetto di increspatura nelle stampe, è possibile stampare a velocità più elevate e mantenere una qualità straordinaria.

Klipper vanta un'altra funzione, denominata avanzamento morbido della pressione, che riduce il trasudamento o l'incordatura e migliora il modo in cui vengono stampati gli angoli del modello. Inoltre, contribuisce a mantenere il processo più stabile e robusto, in modo che la qualità di stampa non venga mai compromessa. Ci sono molti altri esperti...

Vincitore della categoria: Klipper

Velocità

RepRap e Marlin: Entrambi i firmware sono più o meno uguali per quanto riguarda la velocità. RepRap vanta un'elevata velocità di upload, circa 800Kb/s sulla scheda SD utilizzando una connessione Wi-FI o Ethernet. Se si aumenta la velocità oltre i valori normali in Marlin o RepRap, ci si dovrà accontentare di una qualità di stampa inferiore.

Klipper: Klipper è il firmware più veloce del gruppo, con caratteristiche quali l'avanzamento fluido della pressione e la modellazione dell'input che gli consentono di stampare a velocità più elevate, circa 80-100 mm/s, mantenendo un'ottima qualità e precisione di stampa.

Ho persino trovato un video su YouTube di qualcuno che stampa con Klipper a una velocità di 150 mm/s senza sforzo.

Vincitore della categoria: Klipper

Facilità d'uso

RepRap: RepRap è sicuramente il firmware più facile da usare in questo confronto. La configurazione dei file può essere eseguita in un'interfaccia web dedicata e può essere utilizzata anche per aggiornare il firmware.

Lo strumento di configurazione online distingue RepRap e le conferisce la facilità d'uso che molti utenti di stampanti 3D desiderano da Marlin.

Marlin: Per i principianti, Marlin è facile da usare, ma il firmware richiede molto tempo e difficoltà quando si devono configurare i file.

Se è necessario apportare una determinata modifica alla configurazione, è necessario flashare nuovamente il firmware e compilarlo, in pratica ripetere il processo da capo. Il lato positivo è che Marlin dispone di un'ottima documentazione, di un'enorme comunità e di una grande quantità di materiale disponibile online per imparare e ricevere aiuto.

Klipper: Klipper è anche un firmware facile da usare, sicuramente più se si ha una buona dimestichezza con Raspberry Pi. Non è necessario riflasharlo, a differenza di Marlin, e le modifiche ai file di configurazione possono essere effettuate facilmente.

Detto questo, la documentazione per Klipper è carente, dato che si tratta di un firmware relativamente nuovo, e non troverete online lo stesso livello di assistenza che trovereste per Marlin.

Vincitore della categoria: RepRap

Compatibilità

RepRap: RepRap è stato originariamente realizzato per le schede Duet a 32 bit, quindi può funzionare solo su una manciata di altre schede a 32 bit, quindi non è il firmware più vario in circolazione.

Marlin: Marlin è il firmware più compatibile in circolazione, in grado di funzionare sia su schede a 8 bit che su schede a 32 bit. È per questo che la gente usa Marlin quando costruisce la propria stampante 3D.

Klipper: A differenza di RepRap, Klipper supporta anche schede a 8 e 32 bit e funziona con quasi tutte le schede in circolazione. Klipper sta diventando sempre più preferibile per chi inizia a costruire una stampante 3D fai-da-te e ha bisogno di un firmware ricco di funzioni da installare.

Vincitore della categoria: Marlin