O Prusa I3 MK3S e um conto de dois sensores

Quando a Prusa i3 MK3 foi lançada em 2017, ela foi comercializada como "incrivelmente inteligente" graças ao número impressionante de sensores que foram colocados na impressora. A atualização não era realmente para melhorar a qualidade de impressão em relação ao MK2, mas sim para tornar a máquina mais fácil de usar e mais confiável. Havia um sistema para retomar as impressões que haviam parado durante uma queda de energia, um termômetro para que o firmware pudesse compensar o desvio térmico no sensor de leito indutivo, detecção de RPM em todos os ventiladores de resfriamento e drivers de passo Trinamic avançados que podiam detectar quando o impressora escorregou ou emperrou.

Mas a atualização mais emocionante de todas foi o novo sensor de filamento. Usando um codificador óptico semelhante ao que você encontraria em um mouse, o Prusa i3 MK3 pode detectar quando o filamento foi inserido na extrusora. Isso permitiu que o firmware pausasse a impressão se o filamento tivesse acabado, um recurso que antes desse ponto era praticamente inédito em impressoras 3D de mesa de consumo. Mais do que isso, o codificador óptico também pode detectar se o filamento está realmente se movendo ou não pela extrusora.

Em teoria, isso significava que o MK3 poderia detectar problemas como uma extrusora emperrada ou um emaranhado no caminho do filamento que impedia o desenrolamento do carretel. Qualquer outra impressora 3D de consumo no mercado simplesmente continuaria alegremente, sem perceber que não estava extrudando nenhum plástico. Mas o MK3 seria capaz de ver que o filamento havia parado e alertar o usuário. Os recursos do sensor de filamento óptico representaram uma pequena revolução na impressão 3D de mesa e, combinados com o restante da instrumentação no MK3, prometeram quase erradicar o desgosto das impressões com falha.

Avanço rápido para fevereiro de 2019 e o anúncio do Prusa i3 MK3S. Essa atualização relativamente pequena da impressora coletou todos os ajustes incrementais que foram feitos durante a produção do MK3 e realmente não adicionou nenhum novo recurso. Embora tenha excluído um: o MK3S removeu o sensor do codificador óptico usado no MK3 e, com ele, a capacidade de detectar o movimento do filamento. Os usuários teriam que decidir se manter a capacidade de detectar tamancos e emaranhados valeria a pena abrir mão de todas as outras melhorias oferecidas pela atualização.

Mas por que? O que aconteceu nesses três anos que fez a Prusa Research decidir abandonar o que prometia ser uma grande melhoria de usabilidade para seu principal produto? A resposta é uma visão interessante de como mesmo as soluções de engenharia mais inteligentes nem sempre funcionam como esperado no mundo real.

Claro, a Prusa Research não foi a primeira a tentar resolver o problema da detecção de filamentos emperrados. Os hackers já vinham montando suas próprias soluções há anos quando o MK3 foi lançado, mas a maioria deles usava uma abordagem mais direta. A maneira mais comum era simplesmente empurrar uma roda contra o carretel ou o próprio filamento, cuja rotação pode ser facilmente detectada por meio de um codificador rotativo ou sensor de efeito Hall.

Mas o problema com essa ideia é que ela coloca um arrasto adicional no filamento, o que pode introduzir variações na taxa de extrusão que acabam afetando a qualidade da impressão. Os usuários que buscam a extrusão perfeita desenvolveram vários porta-bobinas de baixo arrasto exatamente por esse motivo. Adicionar arrasto ao sistema, mesmo que permitisse a detecção de filamento parado, seria um obstáculo para muitos usuários.

A beleza do sensor óptico era que ele podia "ver" quando o filamento estava se movendo sem realmente tocá-lo. Mais uma vez, a Prusa Research não teve essa ideia. Já houve tentativas de inspecionar visualmente o filamento quando ele entrou na extrusora, embora o objetivo geralmente fosse compensar a variação da espessura do filamento.

O que a Prusa Research fez foi criar um sensor de hardware aberto de baixo custo que combinou essas ideias estabelecidas para criar um sensor preciso de velocidade de filamento sem contato. Por direito, você esperaria que agora todos os fabricantes de impressoras 3D do planeta tivessem criado sua própria variação desse pequeno sensor e o aparafusado em suas máquinas básicas.