Neste tutorial, vamos explorar o Klipper 3D, um firmware para impressoras 3D que oferece desempenho superior em termos de velocidade, qualidade de impressão e flexibilidade. Vamos abordar o que é o Klipper, como ele funciona e suas principais vantagens em relação a outros firmwares populares como o Marlin.
Além disso, forneceremos um passo a passo detalhado para sua instalação e configuração, desde a preparação do Raspberry Pi até a calibração da sua impressora, garantindo que você consiga aproveitar ao máximo os benefícios desse sistema.
O que é o Klipper?
O Klipper é um firmware avançado para impressoras 3D que melhora a velocidade, precisão e controle da impressão. Diferente de firmwares tradicionais como o Marlin, o Klipper divide as funções de processamento entre dois dispositivos:
- Um computador externo (geralmente uma placa Raspberry Pi) que faz os cálculos de movimentação e envia comandos otimizados.
- A placa controladora da impressora, que apenas executa os comandos recebidos, sem precisar processá-los.
Essa divisão reduz a carga de processamento da placa da impressora e permite que ela opere com maior eficiência.
Como funciona o Klipper?
Ele usa um sistema baseado em Linux, que roda no Raspberry Pi e se comunica com a placa da impressora 3D via USB. O Klipper firmware funciona da seguinte maneira:
- O Raspberry Pi processa os cálculos complexos da movimentação dos motores, aceleração e controle de temperatura.
- Os comandos otimizados são enviados para a placa da impressora.
- A placa apenas executa os comandos, sem precisar calcular nada.
Arquitetura e principais componentes
O Klipper é composto por três partes principais:
- Firmware da impressora: instalado na placa da impressora, recebe e executa os comandos enviados pelo Raspberry Pi.
- Software Klipper (rodando no Raspberry Pi): processa os movimentos e controla a impressora.
- Interface Web (Mainsail/Fluidd): permite controlar e monitorar a impressora remotamente via navegador.
Essa arquitetura permite que o Klipper alcance velocidades de impressão mais altas e maior precisão, pois elimina as limitações de processamento da placa da impressora.
Principais vantagens
- Maior velocidade de impressão: reduz limitações de hardware da placa controladora.
- Melhor qualidade de impressão: movimentos mais suaves e precisos.
- Configuração avançada: ajuste fino de parâmetros via arquivo de configuração.
- Suporte a Input Shaping: reduz vibrações e melhora detalhes.
- Controle via interface web (Mainsail/Fluidd): acesse e controle a impressora remotamente.
Comparativo entre Klipper e Marlin
O Marlin é o firmware mais popular para impressoras 3D há anos, sendo amplamente utilizado devido à sua compatibilidade com diversas placas controladoras e sua robustez. No entanto, com o avanço das necessidades de impressão 3D, o Klipper surgiu como uma alternativa moderna e mais eficiente para quem busca maior velocidade, qualidade e flexibilidade.
Abaixo, uma comparação entre os dois firmwares para ajudar a entender as diferenças:
- Processamento e arquitetura:
- Klipper: usa um Raspberry Pi (ou outro sistema Linux) para processar os cálculos de movimentação e envia apenas os comandos para a placa da impressora. Isso reduz a carga de processamento da placa e permite impressões mais rápidas e precisas.
- Marlin: todo o processamento acontece na própria placa da impressora. Isso pode gerar limitações dependendo do modelo da placa, especialmente em impressoras mais rápidas ou com recursos avançados.
- Velocidade de impressão:
- Klipper: suporta impressões em velocidades mais altas sem comprometer a qualidade, pois o processamento externo permite cálculos mais rápidos e precisos.
- Marlin: a velocidade é limitada pela capacidade de processamento da placa da impressora, podendo causar perda de passos ou menor precisão em altas velocidades.
- Qualidade de impressão:
- Klipper: movimentos mais suaves e precisos devido ao processamento otimizado. Recursos como Input Shaping reduzem vibrações e melhoram a qualidade da peça.
- Marlin: oferece boa qualidade de impressão, mas pode sofrer com ghosting e ringing em impressões rápidas devido às limitações da placa controladora.
- Configuração e ajustes:
- Klipper: as configurações são feitas por meio de um arquivo de texto (printer.cfg), permitindo ajustes rápidos sem precisar recompilar o firmware.
- Marlin: alterações na configuração exigem recompilação e regravação do firmware na placa, tornando ajustes mais demorados e complicados.
- Interface e controle remoto:
- Klipper: funciona com interfaces web como Mainsail e Fluidd, permitindo controle remoto, monitoramento de temperatura e ajustes via navegador.
- Marlin: pode ser controlado via OctoPrint, mas sem a mesma integração e desempenho do Klipper. O controle direto na impressora é feito por meio do LCD ou comandos G-code.
- Suporte a macros e automação:
- Klipper: possui suporte avançado a macros, permitindo a criação de comandos personalizados para nivelamento, troca de filamento e outros processos automatizados.
- Marlin: possui suporte básico a macros, mas sem a flexibilidade e facilidade do Klipper.
- Compatibilidade com hardware:
- Klipper: Funciona com diversas placas, mas requer um Raspberry Pi ou outro computador para rodar o sistema.
- Marlin: Compatível com praticamente todas as placas de impressora 3D, sem necessidade de hardware adicional.
Tabela Comparativa entre Klipper e Marlin
Requisitos para instalar o Klipper na impressora 3D
Antes de instalar o Klipper, é necessário garantir que você possui o hardware adequado:
- Raspberry Pi (Modelos recomendados: Raspberry Pi 4 ou Raspberry Pi 5)
- Cartão microSD (16GB ou maior)
- Fonte de alimentação para o Raspberry Pi
- Cabo USB para conectar o Raspberry Pi à impressora
- Impressora 3D compatível (qualquer modelo com firmware customizável, como Ender 3 ou outra)
Para instalação do Klipper, também são necessários alguns softwares;
- Raspberry Pi Imager (para gravar o sistema no microSD)
- PuTTy (para acessar a Raspberry Pi via SSH)
Com esses itens, é possível prosseguir com a instalação e configuração do Klipper.
Como instalar o Klipper (passo a passo)
A instalação do Klipper pode parecer complexa, mas seguindo este passo a passo, você conseguirá configurá-lo corretamente na sua impressora 3D. Utilizaremos um Raspberry Pi para rodar o firmware e um PC para acessar as configurações remotamente.
Preparar o Raspberry Pi e instalar o Mainsail OS
O Klipper requer um sistema operacional compatível rodando no Raspberry Pi. O Mainsail OS é uma das opções recomendadas, pois já vem configurado para suportar o Klipper.
Passo 1: Baixar e instalar o Raspberry Pi Imager
- Acesse o site oficial do Raspberry Pi e baixe o Raspberry Pi Imager para o seu sistema operacional (Windows, macOS ou Linux).
- Instale e abra o software.
Passo 2: Gravar o Mainsail OS no cartão microSD
- No Raspberry Pi Imager, clique em “CHOOSE OS”.
- Selecione “Other specific-purpose OS” > “3D Printing” > “Mainsail OS”.
- Insira o cartão microSD no computador e clique em “CHOOSE STORAGE”, selecionando o cartão como dispositivo de armazenamento. Por fim, clique em “NEXT”.
Passo 3: Configurar a rede e acesso SSH
- Clique “EDIT SETTINGS”.
- Marque “Set hostname” e defina como printer.
- Defina o usuário como pi e escolha uma senha segura.
- Ative “Configure Wireless LAN” e insira o nome da sua rede Wi-Fi e senha.
- Configure o fuso horário e o layout do teclado.
- Marque “Enable SSH” e “User password authentication”.
- Clique em “SAVE” e depois em “YES” para instalar o sistema no cartão microSD.
Passo 4: Iniciar o Raspberry Pi
- Após a gravação, remova o cartão microSD do computador e insira-o no Raspberry Pi.
- Conecte o Raspberry Pi a uma fonte de energia e aguarde a inicialização.
Conectar ao Raspberry Pi e instalar o Klipper
Passo 1: Descobrir o endereço IP do Raspberry Pi
- Para acessar o Raspberry Pi, você precisará do endereço IP dele.
- Acesse as configurações do seu roteador e localize a lista de dispositivos conectados. O IP do Mainsail OS será exibido como printer ou algo semelhante.
Passo 2: Acessar o Raspberry Pi via SSH
- Baixe e instale o PuTTY no seu computador.
- Abra o PuTTY e insira o endereço IP do Raspberry Pi no campo Host Name.
- Selecione SSH e clique em Open.
- Digite o nome de usuário (pi) e a senha que você definiu anteriormente.
Passo 3: Instalar o Klipper
- No terminal do PuTTY, digite os seguintes comandos para baixar e instalar o Klipper:
cd klipper ./scripts/install-octopi.sh
- Aguarde a instalação ser concluída.
Configuração do Klipper para a sua impressora
Passo 1: Identificar a placa controladora da impressora
- O Klipper precisa ser configurado para a placa-mãe da sua impressora.
- Acesse a documentação oficial do Klipper e encontre a configuração correspondente ao seu modelo.
Passo 2: Configurar o firmware do Klipper
- No terminal do PuTTY, digite o comandos abaixo:
make menuconfig
- Na tela de configuração, selecione: “Microcontrolador: Escolha a opção compatível com a sua placa-mãe”.
- Interface de comunicação: Defina USB se estiver conectando via cabo USB.
- Pressione Q para sair e selecione Y para salvar as configurações.
- Compile o firmware digitando:
make
- O processo gerará um arquivo klipper.bin ou klipper.elf.hex (por exemplo, o Klipper na Ender 3), dependendo da placa-mãe da impressora.
Instalar o firmware na impressora 3D
Passo 1: Transferir o firmware para o cartão SD
- Se o arquivo gerado foi klipper.bin, copie-o para um cartão microSD vazio.
- Renomeie o arquivo para um nome único (exemplo: firmware123.bin).
- Insira o cartão na impressora 3D e ligue-a. O firmware será atualizado automaticamente.
Passo 2: Verificar a conexão entre Raspberry Pi e impressora
- Conecte o Raspberry Pi à impressora via cabo USB.
- No PuTTY, digite:
ls /dev/serial/by-id/*
- Se a comunicação estiver correta, o terminal retornará algo como:
/dev/serial/by-id/usb-1a86_USB2.0-Serial-if00-port0
Configurar o Klipper no Mainsail OS
- No navegador do computador, acesse:
http://printer.local
- Vá até “Machine” > “Config” e baixe um arquivo de configuração para sua impressora no Klipper Github.
- Faça o upload do arquivo para o Mainsail OS e renomeie-o para printer.cfg
- Abra o arquivo e adicione a linha correspondente à sua impressora no campo [mcu], por exemplo:
[mcu] serial: /dev/serial/by-id/usb-1a86_USB2.0-Serial-if00-port0
- Salve as alterações e reinicie o Klipper na interface web.
Como usar Klipper na sua impressora 3D
No painel do Mainsail, vá até “Console” e execute os seguintes comandos para calibrar a impressora:
BED_MESH_CALIBRATE SAVE_CONFIG
Teste os movimentos dos eixos na aba de controle manual. Realize uma impressão de teste para verificar se tudo está funcionando corretamente.
Agora sua impressora 3D está configurada e pronta para funcionar com o Klipper, aproveitando melhor desempenho, maior velocidade de impressão e mais controle através da interface web do Mainsail OS.
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