Depois de me ter iniciado na impressão 3D, deparei-me com termos como firmware, Marlin, flashing e actualização, o que foi bastante confuso no início. Fiz alguma pesquisa sobre firmware de impressoras 3D e descobri o que tudo isto significa, pelo que escrevi um artigo sobre o assunto para ajudar outras pessoas.

Este artigo abordará tópicos relacionados com o firmware, tais como o que é o firmware, como actualizar o firmware da sua impressora 3D e muito mais, por isso fique atento a algumas informações úteis.

O que é o Firmware na impressão 3D? Marlin, RepRap, Klipper, Repetier

O firmware na impressão 3D é um programa específico que controla o funcionamento da sua impressora 3D através da leitura de instruções de código G do modelo cortado. Está localizado na placa principal da impressora e existe em muitos tipos, como o Marlin e o RepRap, cada um com o seu próprio conjunto de características e vantagens.

As acções mais fundamentais da sua impressora 3D, como o movimento dos motores de passo, a ligação dos aquecedores e até a velocidade de impressão da sua impressora 3D, requerem milhões de cálculos que só o firmware pode efectuar.

Sem o firmware, a sua impressora 3D não saberia o que fazer e como fazê-lo. Por exemplo, considere um comando de código G " M109 S200 ."

Depois de o introduzir no seu terminal de código G, é o firmware da sua impressora 3D que o reconhece e sabe o que fazer. Neste caso, define a temperatura alvo para a extremidade quente para 200°C.

Esta foi apenas uma explicação básica, mas o firmware, na verdade, é capaz de lidar com comandos de código G muito mais complexos do que isso. Basicamente, é assim que a impressora 3D funciona e faz as impressões mágicas que conhecemos.

Existem muitos firmwares de impressoras 3D que as pessoas costumam usar para imprimir em 3D. Vamos dar uma olhada em alguns dos mais comuns abaixo.

O que é o Firmware Marlin?

O Marlin é o firmware mais famoso para impressoras 3D que a maioria da comunidade utiliza actualmente nas suas unidades. A maioria das impressoras 3D é fornecida com o Marlin como firmware predefinido, embora possa querer actualizá-lo com o passar do tempo.

O Marlin é popular porque tem uma série de características desejáveis que outros firmwares não têm. Em primeiro lugar, é altamente personalizável, o que significa que pode adicionar facilmente as suas próprias características ao Marlin.

Além disso, possui uma excelente documentação e um grande apoio da comunidade, o que significa que a configuração do Marlin é fácil, com um grande número de guias e tutoriais disponíveis online e, uma vez que a maioria das pessoas utiliza o Marlin, é fácil encontrar pessoas com os mesmos interesses para o ajudar na sua viagem de impressão 3D.

O Marlin é um firmware fiável e é recomendado a todos aqueles que se iniciaram na impressão 3D devido à sua facilidade de utilização.

O que é o RepRap Firmware

O firmware RepRap é outro grande nome no mundo da impressão 3D que foi originalmente lançado para a placa de controlo Duet de 32 bits, que é uma placa-mãe avançada e dispendiosa com várias características premium.

Muitas pessoas preferem o RepRap ao Marlin porque é muito fácil de configurar. Existe uma ferramenta de configuração web dedicada que se liga ao seu firmware e permite modificá-lo muito facilmente. Isto não é algo que o Marlin possa fazer.

No entanto, o RepRap não é tão amplamente compatível como o Marlin e só funciona em placas de 32 bits, enquanto o Marlin também pode ser utilizado em placas de 8 bits.

O que é o Klipper Firmware?

O Klipper é um firmware de impressora 3D relativamente novo, mais conhecido pelas suas elevadas velocidades de cálculo, o que, por sua vez, faz com que a impressora 3D imprima mais rapidamente, atingindo velocidades não inferiores a 70-100 mm/s.

Este firmware utiliza outro computador de placa única, como o Raspberry Pi, e transfere para ele os cálculos intensivos, o que ajuda o firmware a imprimir mais rapidamente e com melhor qualidade, utilizando movimentos altamente precisos do motor de passo.

O firmware Klipper é também suportado pela maioria das impressoras 3D Cartesian e Delta e pode funcionar em placas de 8 bits, ao contrário do firmware RepRap. É fácil de utilizar, mas não tem o mesmo nível de suporte que o Marlin.

O que é o Firmware Repetier?

O Repetier é outra excelente opção se estiver à procura de um firmware fiável e de alta qualidade com muitas funcionalidades. É amplamente compatível e tem suporte para a maioria das placas existentes, e pode ser facilmente personalizado de acordo com as suas preferências.

Tal como o RepRap, o Repetier também possui uma ferramenta de configuração baseada na Web, para que possa efectuar modificações no firmware com facilidade e conforto. Existe também um fatiador do criador do Repetier chamado Repetier-Host.

A utilização combinada do firmware Repetier e do Repetier-Host contribui para uma experiência de impressão eficiente com menos erros. É também um firmware de código aberto que recebe actualizações regulares e novas funcionalidades do programador de forma consistente.

Como alterar/fazer o flash/atualizar o firmware da sua impressora 3D

Para actualizar o firmware da sua impressora 3D, primeiro tem de descarregar a versão mais recente do Marlin e abri-la no software Arduino, que é uma plataforma para actualizar o firmware de impressoras 3D. Depois de ligar a impressora ao computador, basta verificar e carregar o firmware através de alguns passos simples.

Se é um novato na impressão 3D, actualizar o firmware da sua impressora 3D pode parecer uma tarefa difícil no início, mas vale a pena fazê-lo para obter todas as funcionalidades mais recentes para a sua impressora e imprimir de forma mais fiável e consistente.

Os passos seguintes vão explicar como pode actualizar o firmware da sua impressora 3D, por isso certifique-se de que segue cada um deles cuidadosamente.

Passo 1. Vá ao GitHub para descarregar a versão mais recente do Marlin, que é a 2.0.9.1 no momento em que escrevo. Pode verificar a versão mais recente clicando no menu pendente na página e verificando a versão inferior.

Quando estiveres lá, clica na seta do menu pendente no botão "Código" e selecciona "Transferir ZIP".

Passo 2. O ficheiro virá em formato ZIP, pelo que terá de o extrair para continuar. Uma vez concluído, abra-o e clique na pasta "config".

Passo 3. Uma vez feito isso, terá agora de copiar a informação necessária da sua impressora 3D específica e substituir os ficheiros de configuração predefinidos por ela. Para o fazer, clique na pasta "examples", encontre a sua impressora 3D e seleccione a placa principal da sua máquina. O caminho dado abaixo é um exemplo de como deve fazer este passo.

Configurações-lançamento-2.0.9.1> config> exemplos> Creality> Ender-3> CrealityV1

Copiar os ficheiros "Configuration" e "Configuration_adv" para continuar.

Passo 4. Em seguida, basta colar os ficheiros na pasta "default". Se estiver num PC com Windows, o sistema irá pedir-lhe para substituir os ficheiros actuais pelos ficheiros das suas cópias. Faça isso para continuar. Agora temos a última versão do firmware Marlin configurada para a sua impressora 3D.

Passo 5. Agora, vai precisar do software Arduino para actualizar o firmware da sua impressora 3D. O Arduino IDE pode ser descarregado a partir do site oficial e, se estiver num PC com Windows, também pode instalá-lo confortavelmente a partir da Microsoft Store.

Passo 6. Em seguida, inicie o firmware no seu Arduino IDE utilizando o ficheiro Marlin.ino na pasta. Quando o Arduino abrir, certifique-se de que selecciona a placa correcta da sua impressora 3D na secção "Tools" (Ferramentas) para evitar erros.

Passo 7. Em seguida, basta clicar no botão "Verify" (Verificar), que tem a forma de um carrapato no canto superior esquerdo, para iniciar o processo de compilação do firmware. Se tiver feito tudo correctamente até agora, esperamos que não apareça nenhuma mensagem de erro.

Passo 8. Depois de a actualização do firmware ter sido compilada, basta ligar a impressora 3D ao computador através de uma ligação USB, se a impressora tiver um carregador de arranque. Se não tiver, existe também uma forma de ligar a impressora, sobre a qual falarei mais adiante neste artigo.

Uma vez ligado, clique no botão "Upload" (Carregar) que se encontra mesmo ao lado do botão "Verify" (Verificar). Certifique-se de que a impressora foi desligada da tomada eléctrica antes de o fazer.

É tudo o que tem de fazer para actualizar o firmware da sua impressora 3D. É possível que algumas das suas definições, como os desvios de nivelamento da base ou os limites de aceleração, tenham sido repostas.

Nesse caso, pode utilizar a opção "Initialize EEPROM" na interface da sua impressora 3D para restaurar tudo nos seus ficheiros de configuração.

O vídeo que se segue descreve minuciosamente o processo, pelo que deve consultá-lo para obter um tutorial visual aprofundado.

Como adicionar e instalar o firmware Marlin em uma impressora 3D?

Para instalar o firmware do Marlin numa impressora 3D, terá primeiro de descarregar o Marlin para o seu computador, editar os ficheiros de configuração descarregados e, em seguida, utilizar o software Arduino para compilar o projecto Marlin num formato legível para a sua impressora 3D.

O processo de instalação do Marlin na sua impressora 3D é bastante semelhante ao do subtítulo acima. Pode basicamente repetir todos os passos destacados na secção anterior, mesmo que esteja a adicionar o Marlin pela primeira vez a uma impressora 3D.

Para editar o firmware da sua impressora 3D, utilizará a aplicação Arduino IDE logo após abrir o firmware na mesma.

No entanto, recomenda-se que não se mexa nos ficheiros de configuração no editor, uma vez que a maior parte do código já está pré-definido, e alterar algo sem saber o que é pode potencialmente impedir o flashing.

O seguinte vídeo da Teaching Tech é um excelente guia sobre como editar o firmware da sua impressora 3D, por isso não deixe de o consultar para obter mais pormenores.

É possível actualizar o firmware do Ender 3 com o Cura?

Sim, pode actualizar o firmware da Ender 3 com Cura em apenas alguns passos simples. Primeiro, basta descarregar a versão pré-compilada do firmware que pretende em formato HEX e carregá-la para a sua impressora 3D utilizando Cura.

O Cura slicer torna rápido e fácil carregar o firmware da nossa escolha para a impressora 3D. Nem sequer é necessário ter um bootloader para utilizar este método.

O que vai precisar é de um USB, do firmware de que precisa em formato HEX e, claro, do Cura. O resto do processo é extremamente simples de seguir, por isso vamos já tratar disso.

Os passos seguintes explicam como actualizar o firmware com o Cura.

Passo 1. Vá à página de configuração do Marlin de DanBP e desloque-se para baixo até aos ficheiros para encontrar os ficheiros HEX empacotados que correspondem à sua configuração para o Ender 3. Também pode procurar o seu próprio firmware online, mas certifique-se de que já está compilado antes de o descarregar.

Eis o aspecto da secção a que se pode aceder na página.

Passo 2. Ligue o seu computador/laptop à sua impressora 3D utilizando o conector USB adequado à sua máquina.

Passo 3. Depois de transferir o ficheiro, terá de o extrair para continuar. Uma vez concluído, basta iniciar o Cura e clicar na área pendente ao lado da área de selecção da impressora 3D. Depois disso, clique em "Manage printers" (Gerir impressoras) para continuar.

Passo 4. Assim que o fizer, verá a janela "Preferências" aparecer. Haverá uma opção chamada "Actualizar Firmware". Clique nela para passar ao passo seguinte.

Passo 5. Por fim, basta clicar em "Upload custom Firmware", escolher o ficheiro HEX que acabou de descarregar e deixar que o Cura carregue o firmware para a sua impressora Ender 3.

Está tudo pronto! Seguiu um processo bastante básico e acabou por actualizar o firmware da sua impressora 3D. Não se esqueça de inicializar a EEPROM na sua impressora 3D para armazenar o firmware.

O vídeo seguinte é uma explicação visual do processo acima referido.

Como descobrir & conhecer o firmware da sua impressora 3D

Para saber e descobrir o firmware da sua impressora 3D, tem de enviar o comando M115 G-Code para a sua impressora utilizando um software como o Pronterface. Algumas impressoras 3D, incluindo a Ender 3, também têm uma secção "About" ou "Printer Info" no seu menu LCD que lhe pode dizer qual o firmware instalado.

A maioria das impressoras 3D é fornecida com firmware Marlin ou RepRap, mas vale a pena saber com certeza qual deles está instalado na sua máquina.

O M115 é basicamente um comando para "pedir a versão do firmware e as capacidades do microcontrolador actual ou da placa principal". Pode ser introduzido na janela do terminal de qualquer software que possa enviar comandos G-Code à impressora 3D.

O Pronterface é uma escolha popular que muitas pessoas utilizam para controlar, ajustar e calibrar as suas impressoras 3D com técnicas como a afinação PID da extremidade quente e do leito térmico.

Ao introduzir o referido comando, deve obter uma sequência de código com o seguinte aspecto.

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

Por outro lado, se estiver a utilizar o software Makerbot Print slicer, pode facilmente descobrir a versão do firmware que está a utilizar indo ao Painel de Impressão, seleccionando a sua impressora 3D e clicando em "Utilitários".

Por fim, clique em "Firmware Update" (Actualização do firmware) e aparecerão todas as informações relevantes, incluindo a versão actual do firmware que a impressora está a utilizar.

É possível extrair o firmware de uma impressora 3D?

Sim, é possível extrair o firmware de uma impressora 3D depois de este ter sido compilado e carregado. No entanto, depois de obter o ficheiro .hex para a configuração do firmware, torna-se inútil a longo prazo, uma vez que não será possível editar ou configurar o firmware, uma vez que este já foi compilado.

Antes de ser compilado, o firmware está no formato .h ou .ino. Depois de o compilar, o formato é convertido para .bin ou .hex, dependendo se tem uma placa de 8 bits ou uma placa de 32 bits.

Pense nisto como um prato que prepara. Antes de cozinhar, tem todos os ingredientes dispostos na mesa para si, permitindo-lhe substituí-los pelo que quiser. Depois de cozinhar, não pode voltar à fase dos ingredientes. É assim também com o firmware.

A sua impressora 3D tem um carregador de arranque?

As impressoras 3D mais económicas, como a Creality Ender 3, não são fornecidas com carregadores de arranque porque ocupam espaço de armazenamento adicional nos microcontroladores da placa principal da impressora e também custam mais a incluir.

Seguem-se algumas impressoras 3D que possuem um carregador de arranque.

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

É possível fazer flash de firmware sem um bootloader?

Sim, pode fazer flash de firmware sem um bootloader usando um programador externo que escreve o firmware no ICSP da sua motherboard. O ICSP está presente na maioria das placas, por isso não deve ter problemas em fazer flash de firmware sem um bootloader dessa forma.

Um carregador de arranque é um software que permite fazer o flash do firmware facilmente com um USB. Ocupa um espaço mínimo dentro do microcontrolador da placa principal, que é um componente específico que armazena tudo o que está relacionado com o firmware da impressora 3D.

Embora mínimo, o carregador de arranque ocupa espaço no microcontrolador, que poderia ser potencialmente utilizado por outras funcionalidades mais importantes, como o nivelamento automático da cama.

Esta é a razão pela qual muitos fabricantes evitam colocar bootloaders no interior da placa principal da impressora 3D, para que os utilizadores possam utilizar plenamente o espaço para mais funcionalidades.

No entanto, muitas pessoas consideram que vale a pena fazer esta troca para aumentar a funcionalidade da sua impressora.

O vídeo que se segue, da autoria de Thomas Sanladerer, é um excelente tutorial sobre a actualização do firmware sem um carregador de arranque, pelo que deve consultá-lo para obter um guia completo.

RepRap Vs Marlin Vs Klipper Firmware

RepRap, Marlin e Klipper são escolhas muito populares quando se trata de escolher um firmware para a sua impressora 3D. No entanto, os três diferem bastante uns dos outros, por isso vamos mergulhar nas diferenças e ver qual deles sai por cima.

Arquitectura

RepRap: O firmware do RepRap é escrito na linguagem de programação C++ e é estritamente feito para funcionar apenas em processadores de 32 bits, como as placas controladoras Duet. Ao fazê-lo, pode ser usado em impressoras 3D, máquinas CNC, gravadores e cortadores a laser. O RepRap também é baseado no Marlin.

Marlin: O Marlin baseia-se no firmware Sprinter, também escrito em C++, mas é bastante versátil e pode ser executado em processadores de 8 e 32 bits. Tal como o RepRap, trata da maior parte dos cálculos detalhados de código G que controlam os componentes da própria impressora 3D.

Klipper: O firmware da Klipper concentra-se em componentes importantes, como os motores passo a passo e os sensores de nivelamento da base, mas deixa os cálculos complexos do código G para outra placa mais capaz, que na maioria dos casos é a Raspberry Pi. Por conseguinte, a Klipper utiliza uma combinação de duas placas para fazer funcionar as impressoras 3D, o que é diferente de qualquer outro firmware.

Vencedor da categoria: Embora a arquitectura não apresente uma vantagem ou desvantagem aparente, o Marlin ganha aqui porque é o firmware mais experiente, formando uma base sólida para que muitos outros firmwares sejam construídos.

Características

RepRap: O RepRap está repleto de funcionalidades, incluindo funcionalidades topo de gama para utilizadores avançados de impressão 3D. Algumas delas incluem a geração precisa do tempo de passo e o ajuste dinâmico da aceleração, ambos extremamente úteis para uma impressão 3D rápida, precisa e de alta qualidade.

Outra característica fundamental do RepRap é a sua ferramenta de configuração web que torna a personalização fácil e indolor, ao contrário do Marlin, onde é necessário editar tudo no IDE Arduino.

Marlin: Com actualizações constantes ao longo do tempo, o Marlin também se tornou um firmware rico em funcionalidades, como o nivelamento automático da base, o arranque automático, que coloca a impressora num estado novo depois de a reiniciar, e o avanço linear, que gera a pressão correcta no interior do bocal para um movimento preciso e velocidades de impressão mais elevadas sem perda de qualidade.

Klipper: O Klipper possui um conjunto avançado de funcionalidades, como a modelação de entrada, que reduz o impacto das vibrações do motor passo a passo na qualidade de impressão. Ao eliminar este efeito de ondulação nas impressões, pode imprimir a velocidades mais elevadas e manter uma qualidade fantástica.

O Klipper possui uma outra característica chamada avanço de pressão suave que reduz o escorrimento ou a formação de fios e melhora a forma como os cantos do seu modelo são impressos. Também ajuda a manter o processo mais estável e robusto, para que a qualidade de impressão nunca seja comprometida.

Vencedor da categoria: Klipper

Velocidade

RepRap e Marlin: Ambos os firmware são mais ou menos iguais no que diz respeito à velocidade. O RepRap orgulha-se de ter uma velocidade de carregamento elevada, cerca de 800Kb/s para o cartão SD, utilizando uma ligação Wi-FI ou Ethernet. Se aumentar a velocidade para além dos valores normais no Marlin ou no RepRap, terá de se contentar com uma qualidade de impressão inferior.

Klipper: O Klipper é o firmware mais rápido do grupo, com características como o avanço suave da pressão e a modelação da entrada que lhe permitem imprimir a velocidades mais elevadas, cerca de 80-100 mm/s, mantendo uma excelente qualidade e precisão de impressão.

Até encontrei um vídeo no YouTube de alguém a imprimir com o Klipper a uma velocidade de 150 mm/s sem esforço.

Vencedor da categoria: Klipper

Facilidade de utilização

RepRap: O RepRap é definitivamente o firmware mais fácil de utilizar nesta comparação. A configuração do ficheiro pode ser feita numa interface dedicada baseada na Web e pode também ser utilizada para actualizar o firmware.

A ferramenta de configuração online faz com que a RepRap se destaque, dando-lhe a facilidade de utilização que muitos utilizadores de impressoras 3D desejam no Marlin.

Marlin: Para os principiantes, o Marlin é fácil de manusear, mas o firmware torna-se moroso e difícil quando é necessário configurar os ficheiros.

Se precisar de fazer uma determinada alteração à configuração, terá de fazer um novo flash do firmware e compilá-lo, basicamente repetindo todo o processo novamente. Do lado positivo, o Marlin tem uma excelente documentação, uma enorme comunidade e uma grande quantidade de material disponível online para aprender e obter ajuda.

Klipper: O Klipper é também um firmware fácil de usar, definitivamente mais se estiver bem familiarizado com o Raspberry Pi. Não é necessário fazer o re-flash, ao contrário do Marlin, e as alterações aos ficheiros de configuração podem ser feitas facilmente.

Dito isto, a documentação para o Klipper é deficiente, uma vez que se trata de um firmware relativamente novo, e não encontrará o mesmo nível de ajuda online que encontraria para o Marlin.

Vencedor da categoria: RepRap

Compatibilidade

RepRap: O RepRap foi originalmente concebido para as placas Duet de 32 bits, pelo que só pode funcionar numa série de outras placas de 32 bits, pelo que não é o firmware mais diversificado que existe.

Marlin: O Marlin é o firmware mais compatível que existe, feito para funcionar tanto em placas de 8 bits como em placas de 32 bits. É por isso que as pessoas utilizam o Marlin quando constroem a sua própria impressora 3D.

Klipper: Ao contrário do RepRap, o Klipper também suporta placas de 8 e 32 bits e funciona com praticamente qualquer placa existente. O Klipper também está a tornar-se mais preferível para aqueles que começam a construir uma impressora 3D DIY e precisam de um firmware rico em funcionalidades para instalar.

Vencedor da categoria: Marlim