Ender5 Pro with Bigtreetech SKR2

3Dプリンタとして比較的メジャーな、Creality社製EnderシリーズとBigtreetech製SKRボードですが、Ender-5 ProとSKR2はいずれも情報が不足気味であったため、色々と苦労しました。購入後四苦八苦すること約1ヶ月。ようやく形になってきたので記事にまとめます。

経緯

3Dプリンタライフを始めて約1年。オートレベリングやランアウトセンサ、デュアルエクストルーダ化など色々欲望・願望が高まって来ており能力不足を実感。

(私が購入した3Dプリンタのボードはv1.15でIOは完全に埋まっており、ほぼ拡張はできないと判断。)

サードパーティ製のマザーボードへ換装。制御系を全てリニューアルすることとした。

必要なもの

ハードウェア

• 3Dプリンタ

  • Creality社製 Ender-Pro (github)
    • (Ender3は3Dモデルから、ボードの回路図、ファームまで何でも載っているのにも関わらず、Ender5は中身空っぽで全く更新されないというシュールなイシューが発行される状況)

• マザーボード

  • Bigtreetech社製 SKR-2
    • SKR1.4の後継。
    • Enderシリーズを使う方はSKR miniシリーズをよく使っていらっしゃいますが、IOが足りないので採用見送り。

• TMC2208モータドライバボード

  • SKR2にはモータドライバが付属していなかったため購入
  • 静音化やエンドストップスイッチ省略も可能とのこと。

• ディスプレイ

  • Bigtreetech社製 TFT
    • Ender5純正ディスプレイが使えなかったため購入
    • タッチスクリーン&アイコンの操作性は意外とGood

• 筐体

  • Enderシリーズの筐体にポン付け出来るSKR miniシリーズを使わなかったため、適当なアルミ筐体を作成。どうせならと、OctoprintをインストールしたRaspberryPi 4(8GB)とその電源を格納。

ソフトウェア

• Marline github
  • 実際は初心者故、ボードごとのカスタマイズが完了しているソフトMarline for SKR2を使用。最新ではない可能性あり。
• VScode
• Auto Build Marlin
  • VSCode用プラグイン
  • platform IOでビルドする例が多いがこちらの方が環境構築が楽。

最低限の設定

ファームウェアを入手(Bigtreetech製のレポジトリ。ボードのハードウェアマニュアルと共にSRK2用のカスタマイズ済み)。

git clone  https://github.com/bigtreetech/SKR-2

座標系の設定

まずはX・Y・Z軸エンドストップ位置を設定するが、座標軸の定義を決めておく必要がある。X・Y軸はLCDディスプレイのアイコンに合わせ左手前を0.0に設定。Z軸はディスプレイとは逆になるが、プラットフォーム最上昇位置を0とする座標と定義。そのうえで、エンドストップ取り付け位置はXYZそれぞれ、右・奥・上であることを確認した上で設定。

ホームポジションとエンドスイッチの場所を指定(Configration.h)。

# define X_HOME_DIR 1
# define Y_HOME_DIR 1
# define Z_HOME_DIR -1
# define USE_XMAX_PLUG
# define USE_YMAX_PLUG
# define USE_ZMIN_PLUG

印刷範囲を設定(configration.h)。

# define X_BED_SIZE 220
# define Y_BED_SIZE 220
# define X_MIN_POS 0
# define Y_MIN_POS 0
# define Z_MIN_POS 0
# define X_MAX_POS X_BED_SIZE
# define Y_MAX_POS Y_BED_SIZE
# define Z_MAX_POS 300

モータ設定

購入したモータドライバ(今回はTMC2208)に合わせて編集(Configration.h)。

# define X_DRIVER_TYPE   TMC2208
# define Y_DRIVER_TYPE   TMC2208
# define Z_DRIVER_TYPE   TMC2208
# define E0_DRIVER_TYPE TMC2208
# define E1_DRIVER_TYPE TMC2208

ボードの方もピンヘッダをUARTモードに設定。

モータの回転方向を設定(Configration.h)。

# define INVERT_X_DIR false
# define INVERT_Y_DIR false
# define INVERT_Z_DIR false
# define INVERT_E0_DIR false

軸ごとの移動量を設定(configration.h)。
（後の試運転で定規を使って移動量を確認します。）

# define DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT   { 80, 80, 400, 93 } 

LCDとの接続設定

LCDとの接続を設定(Configration.h)。

(不要かも)

# define SERIAL_PORT_3 3
# define CUSTOM_MACHINE_NAME "Ender-5 Pro Cstm"

おそらくエクストルーダの電流が過剰なため修正(Configration_adv.h)。

# if HAS_TRINAMIC_CONFIG
// 中略
  #if AXIS_IS_TMC(E0)
    // 中略
    #define E0_CURRENT      600

試運転

電源、モータ、LCD等を接続して動作を確認する。

軸ごとの回転方向を設定。
(こちらも試運転でLCD指示と実際の移動方向が一致するかを確認)

ヒータのPID制御

PID制御の設定有効化したりオートチューニングによりゲインを最適化するとノズル・ベッドの昇温が早くなる。

ノズル温度制御

ノズルは元々PID制御となっているためオートチューニングメニューを有効化する(configration.h)。

# define PID_EDIT_MENU
# define PID_AUTOTUNE_MENU   

ベッド温度制御

ベッドはON-OFF制御となっているためPID制御を有効化する(Configration.h)。

# define PIDTEMPBED

試運転

LCDディスプレイの温度設定にPIDチューニングが表示されるはず。オートチューニングを実施するとしばらく画面が固まるが数分後に完了する。同定したゲインはEEPROMへ保存できるので保存。

Next Modify

次回は、BLTouchを用いたオートレベリング及びZ軸エンドストップについてまとめます。