یکی از قطعات بسیار مهم که از آن به عنوان قلب تپنده پرینتر سه بعدی نام برده می شود، مادربرد پرینتر سه بعدی است که وظیفه آن کنترل تمامی قسمتهای پرینتر سه بعدی بر اساس کدهای از قبل تعریف شده است. بطور کلی، این مادربرد پرینتر سه بعدی است که می بایست تمامی قسمت های پرینتر سه بعدی خیلی سریع کنترل نموده و پروسه پرینت سه بعدی را انجام دهد.
اجرای محاسبات دینامیکی و حرکتی در هنگام ارسال هزاران پالس حرکتی دقیق و از پیش تعریف شده در کسری از ثانیه کار واقعاً پیچیده و سختی است که توسط مادربرد پرینتر سه بعدی انجام می شود.
استفاده از مادربرد 8 بیتی ARM به دهه 90 میلادی بر می گردد ولی همچنان از این نوع مادربردها در خیلی از پرینترهای سه بعدی معمولی استفاده می شود. این نوع مادربردها از نظر عملکرد بسیار معمولی هستند و معمولاً فرمانهای ابتدایی پرینت سه بعدی را در پرینترهای سه بعدی معمولی اجرا می کنند و در صورتی که محاسبات پیچیده را بخواهید با این مادربردها انجام دهید، عملکرد مادربرد به شدت پائین آمده و مادربرد خیلی کند کار خواهد کرد و در برخی موارد ممکن است مادربرد دچار آسیب شده و یا به حالت توقف برود.
خیلی از کاربران پرینتر سه بعدی که از پرینترهای سه بعدی با مادربرد 8 بیتی استفاده می کنند معمولاً اظهار می کنند که پرینتر سه بعدی آنها خیلی خوب کار می کند و هیچ مشکلی با این نوع مادربردها ندارند. ولی حقیقت ماجرا این نیست.
در اصل استفاده از مادربرد پرینتر سه بعدی 8 بیتی در پرینتر سه بعدی باعث محدود شدن عملکرد پروسه پرینت می گردد. نرم افزارهای اسلایسر پرینتر سه بعدی بسیاری از عملکردهای فریم ور پرینتر سه بعدی را از دید کاربران مخفی نگه می دارند و به همین دلیل خیلی از کاربران فکر می کنند که پرینتر سه بعدی آنها خیلی عالی کار می کند.
به عنوان مثال، خیلی از کاربران پرینتر سه بعدی اعلام می کنند که کاهش سرعت پرینت باعث افزایش کیفیت پرینت سه بعدی می شود، در حالیکه این موضوع به دلیل نوع پردازنده و یا مادربرد پرینتر سه بعدی است که محدودیت بسیار زیادی در انجام محاسبات شتاب گریز از مرکز برای قسمت های منحنی شکل مدل دارند و پروسه پردازش کدهای مربوط به مدلهای بسیار ظریف و قوسی شکل به کندی انجام می شود.
هنگامی که پرینتر سه بعدی قصد پرینت بخشهای بسیار کوچک در یک مدل با منحنی های پیچیده دارد، مادربرد 8 بیتی به دلیل پائین بودن سرعت پردازش اطلاعات آن، بسیاری از دستورات را مخفی نموده و آنها را اجرا نمی کند و به همین دلیل مکث های بسیار ریزی که شاید با چشم معمولی قادر به تشخیص آن نباشید ایجاد می شود.
همین مکث های بسیار ریز در طول پروسه پرینت باعث می شود تا عمل تزریق مواد در اکسترودر دچار اختلال شده و باعث خروج مقداری پلاستیک و یا فیلامنت ذوب شده از اکسترودر می شود که همین موضوع باعث می شود تا کیفیت پرینت تا حدودی افت پیدا کند.
برای جلوگیری از این مشکل، بسیاری از نرم افزارهای پرینتر سه بعدی بطور خودکار برخی از منحنی ها و کدهای خروجی را تا حدودی کاهش می دهند تا کمی از بار اعمالی به مادربرد پرینتر سه بعدی کاسته شده و فشاری به آن وارد نشود و به همین دلیل کاربران فکر می کنند که پرینتر سه بعدی آنها بسیار عالی کار می کند درحالی که حقیقت ماجرا چیز دیگری است.
علاوه بر موضوع مطرح شده در بالا، الگوریتم های کنترل حرکت GRBL که زیربنای تمام مادربردهای اصلی پرینتر سه بعدی منبع باز و یا اپن سورس هستند، با میانبرها و هک های زیادی طراحی شده اند تا به پردازنده های 8 بیتی سرعت کافی جهت پردازش اطلاعات را بدهند. به عنوان مثال، الگوریتم اساسی فقط به تغییر سرعت یا سرعت در گوشه بین دو بخش نگاه می کند و از آن برای تصمیم گیری در مورد کاهش سرعت/شتاب در راستای حرکت استفاده می کند. شتاب گریز از مرکز/ شعاعی را محاسبه یا در نظر نمی گیرد.
این یک روش بسیار موثر در هنگام چاپ مدل های کوچک و کم حجم است، اما در منحنی های صاف و دارای بخشهای کوچک بسیار بد عمل می کند. سیستم عامل هیچ تغییر قابل توجهی در سرعت در گوشه دو بخش تقریباً خطی در منحنی وجهی تشخیص نمی دهد و بنابراین برای منحنی سرعت کم نمی کند. بنابراین هندسه پیچیده با سرعت ثابت و بدون شتاب پرینت سه بعدی می شود.
پرینت سه بعدی مدلهای پیچیده بدون کنترل شتاب تنها در صورتی میسر است که سرعت تزریق مواد خیلی پائین باشد تا بتوان قطعه ای با کیفیت بالا تولید نمود. در حال حاضر سرعت پرینتر خیلی از پرینترهای سه بعدی جهت پرینت سه بعدی مدلهای پیچیده حدود 40 میلیمتر بر ثانیه است و در صورتی که مدل دارای پیچیدگی زیادی نباشد این سرعت می تواند تا 120 میلیمتر بر ثانیه نیز افزایش یابد.
تمامی مطالب ذکر شده در بالا به دلیل استفاده از پردازشگر و یا مادربرد پرینتر سه بعدی 8 بیتی است که در اکثر دستگاه ها مورد استفاده قرار می گیرد و به دلیل عدم آشنایی برخی از کاربران با مطالب ذکر شده، تصور عموم بر این است که پرینتر سه بعدی آنها خیلی خوب کار می کند و غافل از این نکته که از خیلی از توانمندی های پرینتر سه بعدی استفاده نمی کنند و محدودیت های مادربردهای 8 بیتی را پذیرفته اند.
اما راه حلی برای غلبه بر این محدودیت ها و استفاده از تمامی توانمندی های دستگاه های پرینتر سه بعدی وجود دارد و آن استفاده از مادربرد پر سرعت و یا همان مادربرد پرینتر سه بعدی 32 بیتی است که استفاده از آنها باعث می شود تا سرعت پرینت سه بعدی بالاتر رفته و در کنار افزایش سرعت، کیفیت قطعات چاپ سه بعدی شده بطور چشمگیری افزایش یابد.
نکته دیگری که در مورد مادربردهای 8 بیتی وجود دارد آن است که درصد بسیار زیادی از پردازش اطلاعات در مادربرد به پردازش اطلاعات حرکتی استپر موتورها اختصاص داده می شود که دلیل این امر حرکت استپر گونه موتورهای بکار رفته در پرینتر سه بعدی است. به همین دلیل سایر محاسبات و پردازش های پرینتر سه بعدی در بین پردازش های حرکتی فشرده شده و به درستی و یا بطور کامل انجام نمی گیرد.
جهت جلوگیری از مشکل یاد شده، در اکثر پرینترهای سه بعدی اقدام به استفاده از میکرواستپ های بزرگتر در فریم ور دستگاه می نمایند که بدین ترتیب درصد پردازش اطلاعات مربوط به سیستم حرکتی را کمتر نموده و بخشی از حافظه مادربرد را برای انجام پردازش های دیگر مانند بروز رسانی صفحه نمایش، فراخوانی دماها و غیره آزاد نمایند.
این موضوع باعث می شود تا استپر موتورها با صدای بلند و استپ های بزرگتر کار کنند که نتیجه آن زیاد شدن صدای پرینتر سه بعدی در طول پروسه پرینت سه بعدی و همچنین کاهش دقت حرکتی دستگاه و متعاقباً کاهش کیفیت پرینت سه بعدی خواهد بود.
برخی از تولید کنندگان و یا کاربران پرینتر سه بعدی اقدام به تغییر درایور استپر موتور و تبدیل میکرو استپ از حالت یک شانزدهم به میکرو استپ یک سی و دوم می کنند و فکر میکنند که با این روش می توانند دقت و کیفیت پرینت سه بعدی را در سرعت های یکسان بهبود دهند.
در حالت تئوری این موضوع صحت دارد ولی در عمل به این صورت نیست و تغییر میکرو استپ از16/1 به 32/1 باعث دو برابر شدن تعداد پردازش های حرکتی مادربرد می گردد و مادربرد پرینتر سه بعدی برای جبران این مشکل به صورت اتوماتیک تعداد میکرو استپ ها را به حالت قبل یعنی 16/1 بر می گرداند و عملاً هیچ تغییری در کیفیت پرینت سه بعدی ایجاد نمی گردد.
لذا بطور کلی می توان گفت که استفاده از مادربردهای سرعت بالا و یا حرفه ای تر مانند مادربرد پرینتر سه بعدی 32 بیتی باعث می شود تا بسیاری از مشکلات ذکر شده در بالا رفع گردد. علاوه بر آن، در مادربردهای 32 بیتی امکان انجام محاسبات ریاضی پیچیده نیز فراهم است و این کار با سرعت بالاتری نیز انجام می شود.
شاید لازم باشد به این سوال جواب داده شود که آیا مادربرد پرینتر سه بعدی 8 بیتی کار میکند؟ جواب این سوال بله است ولی باید در نظر داشته باشید که مادربرد پرینتر سه بعدی 8 بیتی در حد توان خود و با محدودیت های خاص خود عمل پرینت سه بعدی را انجام می دهد ولی چنانچه قصد شما داشتن یک پرینتر سه بعدی با کیفیت و دقت بالا و سرعت پردازش بالا است، باید از پرینترهای سه بعدی با مادربرد پرینتر سه بعدی 32 بیتی استفاده نمائید.
مادربردهای 32 بیتی متنوعی در بازار جهت استفاده در پرینترهای سه بعدی وجود دارد که از بین آنها می توان به موارد زیر اشاره نمود.
توجه داشته باشید که برخی از این مادربردهای 32 بیتی از فریم ور مارلین ساپورت نمی کنند و می بایست از فریم ور مخصوص خود مادربرد جهت اعمال تنظیمات پرینتر سه بعدی استفاده نمائید.
جهت کسب اطلاعات بیشتر در مورد انواع مادربرد پرینتر سه بعدی می توانید با کارشناسان فنی شرکت برنا تماس حاصل نموده و مشاوره های لازم را دریافت دارید.
