DuetWifi

Recensione della DuetWifi per Stampanti 3D

La DuetWifi è una scheda 32bit per il controllo di Stampanti 3D, macchine CNC e Laser Engraver prodotta da Duet3D.
In queste recensione andremo a focalizzarci sulla parte inerente il mondo della stampa 3D, mettendola a confronto con l’elettronica ad oggi più diffusa (comprese tutte le sue derivate) ovvero la RAMPS. Cercheremo di capire quali solo i pro ed i contro di questa scheda e metteremo in evidenza le principali differenze con le altre schede in commercio al fine di capire esattamente cosa può offrirci in più od in meno, quando e perché preferirla.

Prima di iniziare il confronto, però, è bene ricapitolare le sue caratteristiche tecniche e le sue funzionalità tramite una breve panoramica.

Caratteristiche tecniche DuetWifi

La DuetWifi è una scheda 32bit avanzata e possiede le seguenti caratteristiche:

  • Controller Atmel SAM4E8E a 120MHz, ARM Cortex-M4, FPU, 512Kb di memoria flash e 128Kb di RAM
  • Driver TMC2660 controllati tramite SPI che possono raggiungere i 256 microstep nativi
  • Pronta per l’estrusione doppia in quanto possiede 3 canali per i termistori (bed + 2 hotend), 3 canali PWM (ventole regolabili) e 2 canali “always on” (ventole non regolabili). Ma su questo punto ci torneremo dopo 🙂
  • Supporta motori stepper fino a 2.4A e hotbed fino a 18A
  • Connessione Wifi tramite controller dedicato ESP
  • Lettura/scrittura da MicroSD ad alta velocità
  • Supporta molte tipologie diverse di stampanti, ad es. Cartesiane, Delta, CoreXY, Scara etc etc
  • Si controlla interamente da Wifi senza la necessità di collegarla tramite USB
  • Può essere espansa per supportare ancora più motori, PWM, sensori etc
  • Utilizza unicamente il firmware RepRap Firmware, mantenuto da dc42.
  • Supporta nativamente i termistori PT1000 grazie ad il convertitore a 12bit integrato: per essi non è necessaria la scheda di espansione dedicata come per i PT100.

Come potete vedere dalle caratteristiche tecniche appena elencate, la DuetWifi è una scheda davvero completa e la dotazione che possiede è di tutto rispetto 🙂

Immagine collegamenti DuetWifi
Schema dei collegamenti

Principali funzionalità

Elencate tutte le caratteristiche tecniche è ora di passare a descrivere meglio quali sono le sue principali funzionalità ed a descriverne il funzionamento. Per far ciò daremo per esclusione il fatto di averla collegata e configurata correttamente alla nostra stampante 3D ed alla nostra rete Wifi.

La prima cosa che salta subito all’occhio è come viene controllata, infatti sarà necessario disporre di un dispositivo con un browser web per poterla utilizzare ovvero uno smartphone, un tablet o un computer.

Infatti, accedendo all’indirizzo IP della nostra stampante, si presenterà il client web Duet Web Control (da ora in avanti DWC) che renderà disponibili tutte le funzionalità della stampante tramite una semplice e comoda interfaccia web. In realtà tutto ciò che andremo a fare sarà sempre tramite questo client web, lo schermo collegato alla stampante diventerà un optional del tutto superfluo.

Immagine Duet Web Control
Duet Web Control

Il caricamento dei file GCODE può avvenire tramite due modalità: mediante la microSD oppure caricandolo direttamente da web (oppure in FTP!). In sostanza la scelta più ovvia sarà il caricamento tramite DWC che, di fatto, salverà il GCODE all’interno della microSD senza la necessità di collegarla al computer.

Una volta caricato il GCODE la stampa potrà iniziare come al solito e potrete seguirne l’evoluzione sempre dal medesimo client web.
Una cosa non del tutto ovvia è la seguente: la DuetWifi possiede due controller distinti. Uno è dedicato alla comunicazione wifi e svolge il ruolo di server web (per fare un confronto citiamo OctoPrint), l’altro è invece dedicato al controllo della macchina ed alla stampa. Una volta fatta partire la stampa potrete anche chiudere il browser, la stampante continuerà a fare il suo lavoro. Anche accedendo a DWC successivamente o contemporaneamente da altri dispositivi è del tutto normale e non comporterà nessun problema alla stampa.

Anche l’aggiornamento dello stesso DWC e del firmware della scheda è fatta tramite browser, ciò significa che non è necessario collegare la scheda al computer tramite USB se non per la primissima configurazione ma, dopo di essa, diventerà totalmente wireless: un bel passo avanti confronto alla concorrenza 🙂

Un’altra funzionalità interessante è data dalle macro, ovvero piccoli script (procedure formate da una lista di comandi GCODE) richiamabili tramite un comando GCODE.
Facciamo qualche esempio pratico per capire meglio di cosa si tratta.
Sulla mia stampante ho creato delle macro per impostare una modalità silenziosa ed una performante: entrambe sono composte da tutti i vari comandi GCODE che andranno a cambiare velocità, accelerazioni, jerk, led, ventole etc etc. In qualsiasi momento posso passare da una modalità all’altra semplicemente lanciando la macro che mi interessa.

Altra caratteristica da tener conto è l’altissima configurabilità della scheda: il tutto avviene tramite comandi GCODE che vengono salvati in script di configurazione nella microSD. È possibile configurare ogni singolo aspetto della stampante e supporta già nativamente i vari sensori per il mesh grid compensation come ad es. BLTouch, Precision Piezo, sensori IR ed i vari induttivi ma anche funzionalità più avanzate come il pressure advance o la ripresa della stampa dopo uno spegnimento improvviso (per quest’ultimo è necessario alimentare la scheda a 24V).
Inoltre è possibile rimappare i singoli pin della scheda per fargli fare quello che si vuole: io ho collegato una striscia led dimmerabile ad una porta PWM ad esempio.

Queste sono solo alcune delle funzionalità che offre ma ne sono presenti ancora molte altre come il bed compensation (quando si hanno più motori Z indipendenti) il sensorless homing o l’alta personalizzazione dei driver TMC2660 (standstill noise, TOFF etc).

Parliamo ora della parte relativa ai driver perché spesso si sente parlare di TMC2100, TMC2130, TMC2208, microstepping: facciamo chiarezza.

La DuetWifi utilizza i driver TMC2660, essi sono dotati di varie feature e sono collegati al controller tramite SPI direttamente dal PCB della scheda. Questi driver supportano solamente la modalità SpreadCycle e non la rinomata StealthChop. Detto così potrebbe far pensare che non siano così silenziosi come i vari TMC21xx/TMC22xx che supportano lo StealthChop ma la verità è ben diversa: sono molto silenziosi anche in SpreadCycle. Il motivo è molto semplice: questa scheda permette di utilizzare i driver a x256 microstep nativamente (ma ciò è limitato dalla velocità del controller) oppure di utilizzare i driver con microstepping a x16 interpolati a x256. Ciò si traduce in: anche se impostati a x16 verranno interpolati a x256 e per tanto saranno molto silenziosi.

Un altro grande aspetto da tenere in considerazione è il supporto e la documentazione a riguardo. Il firmware è in continua evoluzione e viene aggiornato costantemente, anche più volte al mese introducendo sempre qualche novità o qualche caratteristica unica: il lavoro svolto da dc42 in questo senso è formidabile. La documentazione è  ben fatta e costantemente aggiornata all’evolversi del firmware: se avete una domanda quasi sicuramente troverete li la risposta. In alternativa c’è un forum dedicato, molto attivo, con tantissimi utenti pronti a darvi una mano.

Per ultimo citiamo anche il fatto che la scheda è open source: potete trovare gli schemi della scheda ed i sorgenti di tutti i componenti software utilizzati.

DuetWifi: è perfetta?

Quasi! Dopo molti mesi di utilizzo trovo difficile trovare dei punti negativi per sconsigliare questa scheda ma cercherò di evidenziare cosa mi è piaciuto meno.

La principale difficoltà di questa scheda è la configurazione, poiché è molto diversa dai soliti Marlin, Repetier, Smoothie etc. All’inizio lascia un po’ disorientati districarsi tra tutti i comandi GCODE che possiede e non subito è chiaro quali script di configurazione utilizza ed in quale circostanza. L’unica è affidarsi al suo configurazione online ed alla documentazione.
Superato questo scoglio il resto è tutto in discesa.

Altro punto da considerare è la tensione a cui funziona. Sebbene possa funzionare anche sui sistemi a 12V, è fortemente consigliato alimentarla a 24V poiché alcune funzionalità sono presenti solo in quest’ultima modalità come ad es. il recupero della stampa interrotta. Anche i driver dei motori e la modalità sensorless homing daranno il massimo unicamente a 24V.

Ulteriore punto a sfavore è il supporto a schermi esterni, al momento l’unico supportato è il PanelDue. I vecchi 2004 e 12864 non sono supportati, ma potrebbero diventarlo dato l’evolversi del firmware e data la presenza dei connettori sulla scheda!

Altro aspetto, non propriamente negativo, ma da tenere a mente è il fatto che supporta unicamente RepRap Firmware: non potrete utilizzare i vari Repetier, Marlin, MK4Duo etc

Infine, ma questo punto è un po’ relativo, è il costo. Decisamente superiore alla concorrenza: parliamo di circa 150€ per la scheda originale e di circa 80€ per i vari cloni presenti sui mercati cinesi.

Confronto con RAMPS

Fino a qui abbiamo parlato delle caratteristiche e dei pro ed i contro di questa scheda, ora cerchiamo di focalizzarci sulle principali differenze confronto alle varie RAMPS a 8bit: MKS GEN, GT2560 etc.

La principale differenza è la velocità: passare da 8 a 32 bit si sente, eccome. Ma ciò si sente se la meccanica della stampante lo permette, se il frame è ben strutturato potrete tranquillamente tenere accelerazioni e jerk molto alti, la scheda sarà sempre alla portata della situazione e non soffrirà neanche nelle curve più ampie (noto limite delle 8bit).

Altra grossa differenza è la configurazione e la gestione della scheda: non serve più ricompilare il firmware. Se siete abituati ai solito Marlin & co. dove dovevate modificare il Configuration.h per impostare le caratteristiche della stampante sappiate che su DuetWifi non è necessario. Infatti, come già detto, il tutto è configurato tramite dei semplici script presenti nella microSD da client web. Anche l’aggiornamento di esso è fatto tramite Wifi: addio cavi USB e IDE Arduino 🙂

I valori delle varie configurazioni a cui eravate abituati sulle RAMPS potrebbero non essere uguali, ciò significa che anche a parità di meccanica non è detto che dobbiate usare le stesse velocità/jerk/etc a cui eravate abituati. Ogni stampante va configurata e tarata ad hoc, non affidatevi troppo al copia-incolla dei vecchi valori.

Altra cosa a cui far attenzione è non confondere il mesh grid compensation con il bed compensation.
Il primo è quello che comunemente gli utenti Marlin chiamano “autolevel”, ovvero viene generata una mesh della superficie del bed per la stampa e l’asse Z si alza e si abbassa in relazione ad essa.
Il secondo invece permette di regolare il bed quando la Z è guidata su più motori stepper indipendenti. Ciò permette di regolare il parallelismo tra gli assi al fine di ottenere la giusta “messa in bolla”.

Altra feature diversa dalle schede RAMPS è il pressure advance che va a sostituire il linear advance. Tramite esso sarà possibile impostare un valore che sarà applicato al fondo di ogni estrusione per evitare la fuoriuscita di materiale per un eccesso di pressione all’interno del nozzle… il tutto senza necessità di particolari configurazione da slicer. Ciò darà grandi risultati ai possessori di un sistema bowden.
Una sorta di coast at end integrato per gli utenti di Simplify3D 🙂

Conclusione

Ora, tirando un po’ le somme, cerchiamo di arrivare ad una conclusione e di comprendere quando e perché preferirla (o no).

Come già detto più volte, è una scheda 32bit avanzata: il meglio lo da in tutte quelle situazione in cui c’è bisogno di velocità di calcolo e/o di particolari caratteristiche.
Inoltre la documentazione, la stabilità e l’alta configurabilità ne fanno una delle migliori schede in commercio.

Quando passare a DuetWifi:

  • se cercate una scheda a 32bit dall’elevata affidabilità e stabilità
  • se avete una stampante che richiede calcoli complessi molto velocemente e/o velocità di stampa elevate (ad esempio Delta/CoreXY)
  • se volete una scheda dotata di connettività Wifi all in one
  • se cercate una elettronica molto silenziosa
  • se volete un firmware open source ben supportato diverso da Marlin/Repetier

Quando non passare a DuetWifi:

  • se per la vostra stampante non ne vale la pena (ad es. Anet A8 o frame deboli analoghi)
  • se possedete una semplice cartesiana e siete già dotati di elettroniche con driver TMC2100/TMC2130/TMC2208
  • se cercate una soluzione economica
  • se volete utilizzare firmware diversi da RepRap Firmware

Siamo giunti alla fine di questa recensione, spero vi sia piaciuta e vi abbia aiutato a schiarirvi le idee su questa particolare scheda tanto chiacchierata. A presto 🙂