https://github.com/TimIsabella/FDM_3D_Printer_FlowManager
(このプロジェクトで使用されたArduinoのコードはGitHubでご覧いただけます)

FDM 3Dプリンタのフローマネージャー(1ナノメーターの感度)：
FDM 3D印刷でおそらく最大の問題は流量制御であり、その理由は次のとおりです。

• フィラメントの直径が一貫していない。
• 適切に校正されていない流量
• エクストルーダーがスキップする

これらのいずれかでも、印刷不良や印刷失敗が発生する可能性があり、それは材料と時間の両方にかかるコストとなります。

フローマネージャーは、これら3つの重要なパラメータをすべて制御しようとするものですが、それに加えて、一貫した層を生み出し、それはより見栄えの良い、より優れた性能の印刷物を意味します。

どうやって？
供給されるフィラメントの直径を測定することで、一定の流量を確保するための正確な流量を算出することができます。フローマネージャーは、フィラメントの周囲に2か所ずらしてフィラメントの直径を測定し(三角形としてずらす)、これらの点を小数点以下6桁まで平均化することで、0.000001 mm(1ナノメーター)という低い測定感度と、わずか1 mmという小さなフィラメント

この測定は、高い支点を設けた二重のシングルレバーと、その端に埋め込まれた小さな磁石によって微小な動きを増幅することで達成されます。これらの磁石は、磁気ガウス強度によって距離を測定する高感度のリニアホール効果センサーの上に配置されています。レバーの長さが精度を決定し(長いほど精度が高く)、レバーホイールを反対方向に傾けること

直径測定に加えて、デジタルエンコーダホイールをレバーホイールから別の第三の接触点として配置すると、リトラクト、プライミング、スキップ、ジャム、ランアウトを含むフィラメントの全体的な動きを高精度で測定することができます。

その後、この測定値はシリアルでESP8266モジュールに送信され、このモジュールには小型のウェブサーバーが内蔵されており、このウェブサーバーは無線で3DプリンタにGコードコマンドを送信し、流量をリアルタイムで継続的に調整します。

理論的には、エンコーダーホイールを組み込み、直径を測定することで、ノズル先端までの正確な長さをほぼ完璧な押出精度で補正することができ、文字通りどんなFDM 3Dプリンタでも、これまでに聞いたことのないような詳細な印刷が可能になり、かつ故障を排除することができます。

現在の開発状況：
このプロジェクトの開発は2020年初めに中止されました。直径測定機能は私が予想していたよりもはるかに優れた性能を発揮しましたが、異なるプリンタメーカーの独自通信方式に問題が発生しました。したがって、このプロジェクトはおそらくRaspberry PIボードに最適であり、OctoPrintプラットフォームに接続する必要がありますが、その使用は高級プリンタに限定されることになります。

しかも、3Vで動作するリニアホール効果センサーを入手できる場合もあります。このセンサーは、ESP8266の2つのI/Oポートに直接接続でき、MicroPythonを使用して必要なすべてのコードをフラッシュすると、Nanoボードが完全に不要になり、システム全体が大幅に簡素化されます。

また、ESPファミリーには機能が豊富で、I/Oピンが多く、5Vで動作する可能性もある他のボードがたくさんあります。したがって、このプロジェクトで使用できるICは完全に交換可能です。

部品リスト：
印刷モデル(リポジトリの.STLファイル、またはMetasequoia用の.MQOを参照)、0.4 mmのノズルまたはそれ以下、シェルは直立で印刷するのが最適です。

• アルデュイノ ナノ (5V)
• 2×11 mm×7 mm×3 mmのボールベアリング
• 2×8 mm×14 mm×4 mmのボールベアリング
• 1枚のHK0306ドローンカップニードルベアリング、3 mmのボア、6.5 mmの外径、6 mmの幅
• 1枚の5 mm×35 mmのダウエルピン。
• 2×0.5mm×3mm×10mmの圧縮スプリング
• 2×4 mm×2 mmの丸形磁石
• 2x A1302連続時間比率型リニアホール効果センサ(5V)
• 各種の抵抗器とワイヤーのセット
• 1つのESP8266 ESP-01モジュール。また、ESP8266をプログラムするためのフラッシュツールとフラッシュモジュールが必要になります(オンラインで多くのドキュメントがあります)。注意：ESP8266モジュールは最大3.6Vなので、Arduino Nanoの5Vピンに接続しないでください。そうしないと、ESP8266が破壊されます。ただし、Arduino Nanoには

オプション：

• KY-040回転エンコーダーモジュール(未テスト)。これは、フィラメントの動きを測定するために使用しようとしたものですが、実際には導入されませんでした。基本的に、このエンコーダーはフィラメントの動きに合わせて回転するホイールに取り付けられ、測定とともに計算されるものでした。