Klipper 3D-Drucker-Firmware – Was ist das? Warum will ich es?

3D-Drucker werden immer mit einem Standardprogramm, auch 3D-Drucker-Firmware genannt, geliefert, das die Software mit der Hardware des Druckers verbindet. Die 3D-Drucker-Firmware übersetzt Softwareeingaben, um die Kontrolle zu übernehmen und der Hardware des Druckers Befehle zu erteilen. Oft haben wir den Drucker mit einer Open-Source-Firmware geflasht, um ihn für neue Funktionen und erweiterte Leistungen zu aktualisieren und zu modifizieren. Und die meisten von uns kennen die beliebten Open-Source-Programme Marlin und RepRap. Es gibt aber auch andere Optionen, die auch bei den Benutzern große Loyalität wecken, wie zum Beispiel die Klipper 3D-Drucker-Firmware.

Wenn es darum geht, die Klipper-Firmware auf Ihrem 3D-Drucker auszuführen, hat sie viele Vorteile und auch ein paar kleinere Nachteile. Bei der Installation müssen Sie einige Dinge beachten.

In diesem Artikel werden wir uns Schritt für Schritt mit der Firmware des Klipper 3D-Druckers über den YouTube-Kanal Nero 3D vertraut machen. Und vielen Dank für ihr wunderbares Video!

Was ist Klipper? Wie installiere ich es auf meinem Drucker?

Klipper ist eine Open-Source-Firmware, die von Kevin .O. zu einer Zeit entwickelt wurde, als 8-Bit-Motherboards der Mainstream für 3D-Drucker waren. Connor, ein Benutzer von GitHub.

Klipper ist eine eigenständige Firmware für Ihren 3D-Drucker. Das bedeutet, dass es nicht auf Marlin läuft, wie etwa ein Octoprint auf einem Raspberry Pi. Es ersetzt vollständig die integrierte Firmware Ihres Druckers. Um Klipper zu installieren, müssen Sie Ihr Controller-Board neu flashen, es verwendet jedoch immer noch einen Raspberry Pi. Damit können Sie Ihren 3D-Drucker über einen wesentlich leistungsfähigeren Controller betreiben.

Wie funktioniert Klipper?

Klipper ist die eigentliche Firmware, die alle Berechnungen und die Mathematik der Kinematik sowie die Steuerung Ihres Druckers durchführt. Dies geschieht alles auf dem Raspberry Pi. Dadurch verfügen Sie über einen viel leistungsfähigeren Controller, der Ihren Drucker betreibt, und der eingebaute Controller (die Hauptplatine) ist nur für die Verarbeitung der Anweisungen vom Raspberry Pi verantwortlich.

Vorteile/Merkmale der Klipper-Firmware

Running Klipper verfügt über viele Funktionen, die von Vorteil sein können. Ich werde hier einige der wichtigsten Funktionen durchgehen und auflisten, warum Sie Klipper möglicherweise auf Ihrem 3D-Drucker ausführen möchten.

1. Klipper bietet eine viel schnellere Schrittgeschwindigkeit

Klipper kann ältere Hardware nutzen und dafür sorgen, dass sie viel schneller läuft.
So ist beispielsweise eine alte 8-Bit-RAM-Karte in der Lage, über hunderttausend Schritte pro Sekunde auszuführen, wenn sie Klipper als Firmware ausführt, im Gegensatz zu den mageren etwa 10.000, die sie bei einer 8-Bit-Marlin-Installation ausführen kann.

Bei modernen 32-Bit-Systemen wie SKR und Duet 2 können potenziell über 600.000 Schritte pro Sekunde erreicht werden. Abhängig von der Bauart Ihres Druckers und Ihren Slicer-Einstellungen benötigen Sie möglicherweise nie eine so hohe Schrittrate.

Wenn Sie jedoch Systeme verwenden, auf denen mehrere Schrittmotoren gleichzeitig laufen, wie z. B. beim Voron V2, der über vier Z-Motoren und dann über XY-Extruder verfügt, wenn alle gleichzeitig mit hohen Geschwindigkeiten laufen, erhöhen diese die Schrittraten recht hoch.

Mit der Klipper-Firmware können Sie Ihre Maschine schneller und stärker pushen als mit jeder anderen Firmware.

2. Einfaches Einrichten und Konfigurieren von Klipper

Klipper lässt sich ganz einfach über eine Webschnittstelle wie Octoprint oder eigenständige Schnittstellen wie Fluidd oder Mainsail einrichten und konfigurieren.

Sie können Konfigurationseinstellungen und Firmware über die einfache Benutzeroberfläche Ihres Webbrowsers bearbeiten. Und um die Firmware auf Klipper zu aktualisieren, müssen Sie lediglich einige Befehle in Ihrer Konfigurationsdatei hinzufügen oder anpassen, speichern und auf die Schaltfläche „Neustart“ klicken.

3. Klipper unterstützt mehrere MCU

Klipper unterstützt auch mehrere MCU. Das bedeutet, dass Sie so viele Controller-Boards steuern können, wie Sie an einen Raspberry Pi anschließen können.

Dies ist zum Beispiel ein Raspberry Pi 3b, er hat vier USB-Anschlüsse und mein Controller-Board. Beispielsweise können Sie mit den meisten Standard-Firmwares nur so viele Stepper betreiben, wie auf dem Controller-Board selbst vorhanden sind, oder Sie müssen ein spezielles Board mit einem Expander-Board wie ein Duet mit Expander oder das GTR mit Expander kaufen. Das können teure Optionen sein.

Mit Klipper können Sie einfach ein weiteres Controller-Board anschließen, um zusätzliche Stepper zu unterstützen. Sie müssen lediglich die Firmware darauf flashen, es an Ihren Raspberry Pi anschließen und dann in Ihre Konfiguration gehen, um es als zweites Controller-Board für zusätzliche Schrittmotortreiber zuzuweisen, die Sie möglicherweise benötigen.

4. Klipper-Druckvorschubfunktion

Der Druckvorschub ist eine Möglichkeit, Ihren Extruder zu kalibrieren, um den Durchfluss basierend auf der Elastizität des Filaments und seiner Kompression innerhalb Ihres Bowdenrohrs anzupassen. Die Druckvorschubfunktion der Klipper-Firmware führt zu einer viel besseren Druckqualität. Die Druckvorschubfunktion der Klipper-Firmware führt zu einer deutlich besseren Druckqualität für Bowden-3D-Drucker mit langen Bowden-Röhren.

5. Höhere Druckgeschwindigkeit mit Input Shaping von Klipper

Mit seiner speziellen Funktion „Input Shaping“ hilft Klipper dabei, durch Vibrationen verursachte Klingelgeräusche in Ihrem 3D-Drucker zu unterdrücken.

Dadurch ist es möglich, Ihren 3D-Drucker mit einer viel höheren Beschleunigungseinstellung als zuvor zu betreiben, ohne dass es zu störenden Details in Ihren Drucken kommt.

6. Einfache Python-Programmierung für zusätzliche Funktionen

Zu den weiteren Funktionen, die Sie möglicherweise dazu verleiten, die Klipper-Firmware zu verwenden, gehört, dass Klipper auf Python läuft und so Funktionen wie zusätzliche kinematische Unterstützung für verschiedene Druckerstile hinzufügen kann. Es ist ein relativ einfaches Verfahren
solange Sie sich mit Mathematik auskennen und wissen, wie man Python programmiert.

7. Unterstützt PT100-Sonden und alle gängigen Bettsonden

Klipper unterstützt Pt100-Sonden, was bedeutet, dass mit Klipper bei hohen Temperaturen genauere Bett- und Hotend-Sonden verwendet werden können.

Die Klipper-Firmware weist natürlich ein thermisches Durchgehen auf. Und es unterstützt alle gängigen TMC-Schrittmotortreiber durch ihre verschiedenen UART- und SPI-Steuerungen.

Klipper unterstützt alle gängigen Bettsonden wie z. B. die induktive Sonde bl touch. Es versteht G-Code von allen gängigen Slicern. Klipper unterstützt auch mehrere Arten der Bettnivellierung, wie z. B. die Bettgitternivellierung oder die Anpassung Ihres Portals oder Bettniveaus selbst mit Multi-Stepper-Systemen.

8. Neue Funktionen von Klipper

Klipper entwickelt sich ständig weiter und fügt ständig neue Funktionen hinzu. Beispielsweise wurde die Funktion zur Steuerung des Beschleunigungsmessers kürzlich hinzugefügt. Die gesamte Umgebung entwickelt sich ständig weiter und es werden regelmäßig neue Dinge hinzugefügt.

Klipper ist Open Source und enthält auch viele Community-Funktionen.

9. Läuft auf dem günstigen Raspberry Pi Zero

Wenn Sie sich entscheiden, die Klipper-Firmware für Ihren Drucker auszuführen, benötigen Sie eine separate Platine, die Sie an Ihre Controller-Platine anschließen können, um Klipper auszuführen. Die meisten Leute verwenden den Raspberry Pi. Klipper kann auf allen Raspberry Pi ausgeführt werden.

Die stromsparenden Prozessoren des Raspberry Pi eignen sich hervorragend für den eigenständigen Betrieb von Klipper, solange Sie keine Webcam benötigen und die eigenständige Klipper-Schnittstelle verwenden.

Octoprint kann dafür etwas überladen sein und eine Webcam neigt dazu, es zu verlangsamen. Wenn Sie jedoch nach etwas suchen, mit dem Sie den Drucker einfach aus der Ferne betreiben und gleichzeitig Klipper ausführen können, läuft es auf einem Raspberry Pi Zero einwandfrei.

10. Controller-Board-Unterstützung für Klipper

Klipper unterstützt die meisten gängigen Controller-Boards. Sie können einen Blick auf den Klipper-Github werfen, um zu sehen, ob Ihr spezifischer Drucker oder Ihr Controller-Board über eine Beispielkonfiguration verfügt.

Wenn dies nicht der Fall ist, können Sie sehen, ob die MCU Ihres Motherboards Klipper unterstützt. Wenn der Prozessor dies unterstützt, können Sie auf die Platine flashen. Wenn Sie die Pinbelegung der Platine kennen, können Sie eine Konfiguration für Klipper vornehmen. Klipper unterstützt viele verschiedene Arten von MCUs und Controller-Boards.

Die meisten gängigen 3D-Drucker werden von Klipper unterstützt und verfügen über Beispiel-Firmwares, die Ihnen den Einstieg erleichtern. Sie benötigen nur 10–15 Minuten, um Klipper auf dem Creality Ender 3 zu installieren und einzurichten.

Nachteile der Klipper 3D-Drucker-Firmware

Leider ist keine Firmware perfekt. Es gibt einige Dinge, die einige Leute als Nachteile beim Ausführen von Klipper als Firmware auf ihrem 3D-Drucker betrachten würden.

1. Komplexe Installations- und Einrichtungsprozeduren der Klipper-Firmware

Das erste, was den meisten Menschen auffällt, ist die Installation von Klipper selbst.
Mit der Zeit ist es viel einfacher geworden, insbesondere mit den Einzelbildern
Basierend auf Fluidd und Mainsail, die auf die gleiche Weise wie Octoprint auf einer SD-Karte installiert werden.

Wenn Sie die Firmware für die Steuerplatine selbst einrichten möchten, müssen Sie sie speziell für die Steuerplatine konfigurieren, auf die Sie sie über ein SSH-Terminal flashen möchten. Sie müssen also etwas wie PuTTY für SSH verwenden
in Ihren Raspberry Pi.

Sobald Klipper installiert ist, müssen Sie einige Einstellungen vornehmen und anpassen. Diese Einstellungen sind für die gängigsten Controller-Boards verfügbar. Es ist also lediglich eine Frage des Kopierens, Einfügens und Auswählens der gewünschten Einstellungen. Sie müssen diese Datei jedoch generieren.

Und bei einigen Controller-Boards wie der Skr-Serie oder dem Controller-Board im Creality Ender 3 müssen Sie zum Beispiel zurück in den Raspberry Pi gehen und eine Datei daraus ziehen.

Ich verwende zum Beispiel winscp und nehme dann diese Datei, lege sie auf eine SD-Karte und flashe sie dann auf die Controller-Karte. Für diejenigen, die noch nie eine Terminalschnittstelle verwendet oder Skripte erstellt haben, kann es entmutigend sein.

2. Keine vollständige Plug-in-Unterstützung für Klipper

Eine weitere Sache ist, dass es bei den eigenständigen Klipper-Schnittstellen derzeit keine vollständige Plug-in-Unterstützung gibt. Wenn Sie also ein Plug-in wie Spaghetti Detective benötigen
oder das in Octoprint integrierte Zeitraffer-Plug-in verwenden möchten, müssen Sie Octoprint ausführen.

3. Eingeschränkter Anzeigebildschirm für Klipper

Ein weiteres häufig auftretendes Problem ist die Bildschirmunterstützung für Klipper
time unterstützt nur Bildschirme mit grundlegenden grafischen Oberflächen, wie z. B. die 12864-Bildschirme.

Displays, die ihre eigene Firmware ausführen, wie z. B. das Creality Ender 3v2-Display, das seine eigene Firmware ausführt und Befehle an das Controller-Board sendet, werden derzeit von Klipper nicht unterstützt.

Klipper VS Marlin Firmware

In den vorherigen Absätzen kennen wir bereits die Vor- und Nachteile der Klipper 3D-Drucker-Firmware. Allerdings könnte eine andere Frage mehr Aufmerksamkeit erregen. Das heißt, Klipper VS Marlin, was zur Auswahl steht.

Da Marlin den Markt der Open-Source-Firmware für den 3D-Druck dominiert, sind Vergleiche, wenn wir über Klipper sprechen, unvermeidlich und für uns durchaus notwendig, um zwischen ihnen zu wählen, bevor wir unsere 3D-Drucker aufrüsten.

Unterschiedliche Gestaltungsprinzipien

Während Marlin eine klassische Firmware ist, die für die Open-Source-Modifikation eines 3D-Druckers entwickelt wurde, ist Klipper eher darauf ausgelegt, die Rechenkapazität zu erhöhen und das Mainboard durch eine zusätzliche MCU, in der Regel einen Raspberry Pi, zu entlasten.

In einem 3D-Drucker, auf dem die Klipper-Firmware installiert ist, ist die zusätzlich hinzugefügte MCU für die gesamte Berechnung von G-Code-Dateien in Druckerbewegungsbefehle verantwortlich, während das Mainboard diese Befehle nur an die mechanischen Komponenten des Druckers eingibt.

Weitere einzigartige und erweiterte Funktionen

1. Mehr Motorschritte und höhere Auflösung

Klipper nutzt eine ausgefeiltere Bewegungsverarbeitung und treibt den 3D-Drucker mit mehr Motorschritten pro Sekunde an als die Marlin-Firmware. Wenn Klipper installiert ist, erhalten wir auf unseren 3D-Druckern eine höhere Druckgeschwindigkeit und eine bessere Druckqualität.

2. Eingabeformung – eine einzigartige Funktion von Klipper

Die Eingabeformung ist eine einzigartige Funktion, die Klipper uns bietet. Es kalibriert den Druck während des Druckens, um Druckresonanzen zu unterdrücken und „Fischschuppen“, Fadenbildung und Geisterbilder auf Ihren 3D-Druckteilen zu vermeiden. Noch beeindruckender ist, dass mit einem am Druckkopf angebrachten Beschleunigungsmesser die Oberwellen und Vibrationen bei zunehmender Druckgeschwindigkeit halbautomatisch und präzise berechnet werden können.

3. Einfacher Zugriff auf mehrere Controller

Für diejenigen, die mehr Möglichkeiten mit einem 3D-Drucker nutzen möchten, ist die Klipper 3D-Drucker-Firmware immer eine gute Option. Mit Klipper können Benutzer problemlos weitere Schrittmotoren oder andere Peripheriegeräte hinzufügen. Klipper kann auch Raspberry Pi als Controller hinzufügen und den GPIO-Pin verwenden, um weitere externe Geräte zu installieren.

Dieser Artikel bezieht sich auf den NERO 3D-YouTube-Kanal und enthält eine kurze Übersicht über die wichtigsten Funktionen der Klipper-Firmware, warum Sie Klipper möglicherweise ausführen möchten und einige Dinge, die Sie bei der Installation und Ausführung der Klipper-Firmware auf Ihren 3D-Druckern beachten sollten.