Klipper vs. Marlin:Ein umfassender Firmware-Showdown für 3D-Drucker

Klipper und Marlin sind zwei beliebte Firmware-Implementierungen für 3D-Drucker. Marlin wurde erstmals 2011 entwickelt und ist heute die beliebteste FDM-Drucker-Firmware (Fused Deposition Modeling). Es ist einfach zu bedienen, zuverlässig, genau und mit den meisten 3D-Druckern kompatibel. Klipper wurde 2016 mit einer einzigartigen Designphilosophie und einem Fokus auf Geschwindigkeit und Druckqualität entwickelt. Aus diesem Grund hat es schnell an Popularität gewonnen, bis mehrere bekannte 3D-Druckerhersteller Klipper-basierte 3D-Drucker auf den Markt gebracht haben.

In diesem Artikel vergleichen wir Klipper mit der Marlin-Firmware hinsichtlich ihrer Funktionsweise, der Handhabung von Verarbeitungsaufgaben und ihrer wichtigsten Vor- und Nachteile.

Was ist Klipper-Firmware?

Klipper ist ein kostenloses Open-Source-Firmware-Projekt für 3D-Drucker. Es begann im Jahr 2016 mit dem Schwerpunkt auf der Verbesserung der Verarbeitungsgeschwindigkeiten von 3D-Druckern. Heutzutage unterstützt Klipper Druckgeschwindigkeiten von 500 mm/s und mehr und verfügt über bahnbrechende Funktionen wie Eingabeformung und sanften Druckvorschub, die die Qualität der Drucke erheblich verbessern.

Klipper zeichnet sich durch eine Designphilosophie aus, bei der die Rechenlast zwischen den Controllern aufgeteilt wird. Ein 32-Bit-Controller wie ein Raspberry Pi führt rechenintensive G-Code-Konvertierungen in Maschinenanweisungen durch. Der Haupt-8-Bit-Mikrocontroller des 3D-Druckers wird dann verwendet, um direkt mit der Hardware zu kommunizieren und die konvertierten Anweisungen weiterzuleiten.

Was ist der Zweck der Klipper-Firmware?

Der Zweck der Klipper-Firmware besteht darin, G-Code in Hardware-Anweisungen für die Schrittmotoren eines 3D-Druckers umzuwandeln und mit der Hardware zu verbinden, um ein 3D-gedrucktes Objekt herzustellen. Klippers Designphilosophie besteht darin, eine leistungsstarke Computerplatine zu verwenden, um G-Code in Low-Level-Anweisungen umzuwandeln, und dann einen weniger leistungsstarken Controller als Schnittstelle zu den Schrittmotoren, Heizungen und Extrudern des 3D-Druckers zu verwenden.

Wie funktioniert die Klipper-Firmware?

Die Klipper-Firmware funktioniert durch die Umwandlung von G-Code in Anweisungen für die auf dem 3D-Drucker installierte Hardware. Dazu kann die Integration erweiterter Funktionen wie Eingabeformung und Druckvorschub in die an diese Drucker gesendeten Bewegungsanweisungen gehören. 

Diese G-Code-Konvertierungsberechnungen erfolgen auf einer relativ leistungsstarken Computerplatine wie einem Raspberry Pi. Die resultierenden Bewegungsanweisungen werden dann an eine leistungsschwächere Steuerplatine gesendet, die direkt mit den Motoren verbunden ist und ausschließlich für die Weiterleitung der Anweisungen an die Motoren zuständig ist.

Wann sollte die Klipper-Firmware verwendet werden?

Die Klipper-Firmware kann mit jedem 3D-Drucker verwendet werden, mit dem sie kompatibel ist, um die daraus resultierende hohe Druckqualität und Hochgeschwindigkeit zu nutzen. Für die korrekte Installation von Klipper sind gewisse technische Kenntnisse erforderlich, aber die Einführung von „Installationshelfern“ hat diese Eintrittsbarriere gesenkt. Wenn Sie das Beste aus Ihrem 3D-Drucker herausholen möchten und über grundlegende bis hinreichende Computerkenntnisse verfügen, lohnt es sich, Klipper auszuprobieren.

Wie verarbeitet die Klipper-Firmware Verarbeitungsaufgaben im Vergleich zu Marlin?

Marlin führt alle Verarbeitungsaufgaben auf der 8-Bit-Hauptcontrollerplatine des Druckers aus. Dazu gehört die Umwandlung von G-Code in Bewegungsanweisungen und die Anbindung an Schrittmotoren und Extruder. Klipper verwendet einen Verarbeitungsansatz, bei dem die Rechenlast auf mehrere Controller aufgeteilt wird. Standardsteuerungen sind ausschließlich der Anbindung an Motoren vorbehalten. Für die rechenintensiven Vorgänge, die bei der Umwandlung von G-Code in Bewegungsanweisungen anfallen, werden leistungsstärkere Computerplatinen eingesetzt. Typischerweise wird hierfür ein Raspberry Pi verwendet, es können aber auch andere 32-Bit-Linux-basierte Computerplatinen verwendet werden.

Was sind die Funktionen der Klipper-Firmware?

Die Klipper-Firmware verfügt unter anderem über die folgenden Funktionen:

1. Hochgeschwindigkeitsdruck: Kann mit Schrittmotoren branchenführende Geschwindigkeiten erreichen und ermöglicht Hochgeschwindigkeitsdrucken mit Geschwindigkeiten von bis zu 500 mm/s.
2. Hochauflösende Bewegungsplanung: Dadurch kann eine hochpräzise und detaillierte Bewegungsplanung erreicht werden, was letztendlich die Druckqualität verbessert.
3. Anpassbarkeit: Leicht konfigurierbar mit Konfigurationsdateien und verfügt über viele verschiedene Weboberflächen, mit denen Sie je nach Ihren Vorlieben arbeiten können.
4. Eingabegestaltung: Pionierarbeit bei der Eingabeformung, die Vibrationen und Resonanzen kompensieren kann, die sich in gedruckten Objekten als Geisterbilder oder Klingeln zeigen. Durch die Eingangsformung wird die Bewegung des Extruders verändert, um Vibrationen zu eliminieren. Dazu wird mithilfe mathematischer Modelle eine Bewegung berechnet und so verändert, dass sie die durch frühere Bewegungen verursachten Vibrationen ausgleicht. 
5. Sanfter Druckvorschub: Der sanfte Druckvorschub verändert die Art und Weise, wie der Drucker das Filament extrudiert. Beim herkömmlichen Druckvorschub wird versucht, sofortige Änderungen der Extrusionsgeschwindigkeit zu erreichen. Dies führt jedoch zu einer Verzögerung der Extrusion, d. h. es kommt zu einer Verzögerung zwischen dem Beginn des Druckaufbaus und der tatsächlichen Extrusion des Filaments. Dies führt zu einer Unterextrusion am Anfang einer Druckerhöhung und zu einer Überextrusion am Ende.  Der sanfte Druckvorschub verhindert, wann der Extruder den Druck erhöhen oder verringern muss. An diesen Punkten beginnt der Extruder, den Druck etwas früher zu erhöhen, damit das Filament zum richtigen Zeitpunkt zu fließen beginnt. Am Ende der Extrusion wird der Druck früher gesenkt, damit das Filament früher aufhört zu fließen, bevor es zu einer Überextrusion kommt. Dies führt zu gleichmäßigeren Drucken mit weniger Fehlern.

Wie verbessert die Klipper-Firmware die CNC-Bearbeitungsmöglichkeiten?

Viele der Kernfunktionen der Klipper-Firmware können in CNC-Bearbeitungsfunktionen übersetzt werden, darunter:schnelle Verarbeitung, Fernsteuerung, Anpassbarkeit, hohe Auflösung und präzise Bewegungsplanung. Da Klipper jedoch ausschließlich für den 3D-Druck entwickelt wurde, fehlen in der aktuellen Implementierung viele grundlegende CNC-Funktionen wie Werkzeugwechsel, Messen und Frässteuerung vollständig in der Firmware. Es gibt Bemühungen, einige dieser grundlegenden Funktionen hinzuzufügen, um Klipper für die CNC-Bearbeitung geeignet zu machen.

Was ist der Hauptvorteil der Klipper-Firmware?

Der Hauptvorteil der Klipper-Firmware ist ihre Geschwindigkeit und Druckqualität. 3D-Drucker, die mit der Klipper-Firmware laufen, können Geschwindigkeiten von 500 mm/s und mehr erreichen. Funktionen wie die Eingabeformung tragen dazu bei, die Qualität dieser Drucke extrem hoch zu halten. Klipper ist außerdem leicht anpassbar und verfügt über viele Optionen für GUIs und die Fernsteuerung von Klipper-basierten 3D-Druckern.

Was ist der Hauptnachteil der Klipper-Firmware?

Der Hauptnachteil von Klipper ist die Abhängigkeit von zusätzlicher Hardware. Klippers Hauptdesignphilosophie besteht darin, rechenintensive Vorgänge auf eine separate Computerplatine wie einen Raspberry Pi zu verlagern. Dies erfordert diese zusätzlichen, teureren Computerplatinen, bei denen Firmware wie Marlin nur niedrigere, kostengünstigere Controller erfordert.

Kann die Klipper-Firmware auf einer Vielzahl von 3D-Drucker-Hardware installiert werden?

Ja, die Klipper-Firmware kann auf einer Vielzahl von 3D-Drucker-Hardware installiert werden. Klipper ist flexibel und kompatibel mit einer Vielzahl von Hardware- und FDM-3D-Druckertypen. Der Installationsprozess wurde durch die Einführung des Klipper Installation And Update Helper (KIAUH) vereinfacht, einer Anwendung, die bei der Installation von Klipper hilft. Es besteht auch die Möglichkeit, Klipper-Pads von Drittanbietern mit einem 3D-Drucker zu verwenden. Diese Pads enthalten Controller, auf denen Klipper installiert ist, und verfügen normalerweise über einen Touchscreen. Sie müssen also lediglich an den Drucker angeschlossen werden, um Klipper zu verwenden.

Was ist Marlin-Firmware?

Marlin ist ein Open-Source-Firmware-Programm für den 3D-Druck, das erstmals im Jahr 2011 entwickelt wurde. Seitdem erfreut es sich wachsender Beliebtheit und ist zur beliebtesten 3D-Druck-Firmware für FDM-Drucker geworden. Heutzutage läuft auf den meisten Druckern die Marlin-Firmware oder ein Derivat davon.

Marlin wurde für den Betrieb auf 8-Bit-Mikrocontrollern, insbesondere Arduino-Controllern, entwickelt. Zum Zeitpunkt der Entwicklung trug dies dazu bei, die Eintrittsbarriere für den 3D-Druck zu senken, da 8-Bit-Mikrocontroller weit verbreitet und erschwinglich waren, was die Gesamtkosten von 3D-Druckern senkte. Marlin ist bekannt für seine Zuverlässigkeit, Genauigkeit, Benutzerfreundlichkeit und Kompatibilität mit den meisten heute erhältlichen FDM-Druckern.

Was ist der Zweck der Marlin-Firmware?

Der Zweck der Marlin-Firmware besteht darin, G-Code in Maschinenanweisungen umzuwandeln und diese Anweisungen zur Steuerung der Hardware des 3D-Druckers zu verwenden, um ein 3D-gedrucktes Objekt herzustellen.

Wie funktioniert die Marlin-Firmware?

Die Marlin-Firmware funktioniert durch die Umwandlung von G-Code in Maschinenanweisungen auf einer Controller-Karte. Diese Anweisungen werden dann an die verschiedenen Hardwarekomponenten des Druckers gesendet, um den Druckvorgang zu erleichtern. Dazu gehören Schrittmotoren, Extruder und Heizungen.

Wann sollte die Marlin-Firmware verwendet werden?

Die Marlin-Firmware kann für jeden 3D-Drucker und jeden 3D-Druckauftrag verwendet werden. Es ist eine gute Firmware, wenn Sie gerade erst mit dem 3D-Druck beginnen, insbesondere da viele Drucker mit Marlin-basierter Firmware laufen. Marlin ist einfach zu bedienen und zuverlässig und eignet sich hervorragend als Firmware zum Erlernen der Grundlagen des 3D-Drucks.

Was sind die Funktionen der Marlin-Firmware?

Im Folgenden sind einige der Funktionen der Marlin-Firmware aufgeführt:

1. Umfassende Kompatibilität: Marlin ist mit den meisten heute erhältlichen 3D-Druckern für Verbraucher kompatibel.
2. Läuft auf 8-Bit-Controllern: Marlin kann auf 8-Bit-Controllern ausgeführt werden, was die Kosten senkt und es mit einer größeren Auswahl an Druckern kompatibel macht.
3. Konfigurierbarkeit: Marlin verfügt über zahlreiche Konfigurationsoptionen zur Feinabstimmung des Druckerverhaltens.
4. Benutzerfreundlichkeit: Marlin ist sehr anfängerfreundlich und es stehen viele Anleitungen zur Verfügung, die das Verständnis der Grundfunktionen erleichtern.
5. Umfangreiche Plugin- und Add-On-Unterstützung: Für Marlin ist eine große Auswahl an Add-ons und Plugins verfügbar. Diese ermöglichen Funktionen wie die Verwendung von Bettnivellierungssonden und Filamentsensoren.

Wie bewältigt Marlin Verarbeitungsaufgaben im Vergleich zu Klipper?

Marlin hat eine Designphilosophie, die sich deutlich von der von Klipper unterscheidet. Klipper teilt die Verarbeitungsaufgaben zwischen den 8-Bit-Controllern des Druckers und den leistungsstärkeren 32-Bit-Controllerplatinen auf. Der 32-Bit-Controller übernimmt rechenintensive Vorgänge wie die G-Code-Konvertierung und erweiterte Funktionen. Die 8-Bit-Controller übernehmen nur die Schnittstelle zur 3D-Drucker-Hardware.

Bei Marlin erfolgt die G-Code-Konvertierung direkt auf dem Controller, der mit der 3D-Drucker-Hardware verbunden ist. Marlin wurde für den Betrieb auf 8-Bit-Controller-Boards geschrieben, was dazu beiträgt, die Kosten niedrig zu halten, obwohl dies im Vergleich zu Klipper zu Leistungseinbußen führen kann. Ab 2019 kann Marlin auch auf 32-Bit-Boards laufen und die verbesserten Verarbeitungsfunktionen nutzen, um einige wichtige Funktionen zu unterstützen und die Gesamtverarbeitungsgeschwindigkeit der Firmware zu verbessern.

Kann Marlin auf einer Vielzahl von 3D-Drucker-Hardware installiert werden?

Ja, Marlin kann auf einer Vielzahl von 3D-Drucker-Hardware installiert werden. Marlin ist immer noch der De-facto-Firmware-Standard für 3D-Drucker der Verbraucherklasse. Es kann auf jedem 8-Bit-Atmel-AVR- oder 32-Bit-ARM-Controller installiert werden.

Was ist der Vorteil der Marlin-Firmware?

Die Verwendung der Marlin-Firmware bietet mehrere Vorteile, darunter:

1. Anpassbarkeit: Marlin verfügt über gute Anpassungsoptionen mit einer großen Liste an Add-ons und Konfigurationsoptionen.
2. Community-Unterstützung: Marlin verfügt über eine große und aktive Community, die Benutzern Unterstützung bieten kann.
3. Einfache Einrichtung: Marlin ist relativ einfach zu installieren und zu konfigurieren. Es stehen zahlreiche Anleitungen und Tutorials zur Verfügung, die Anfängern bei diesem Prozess helfen.
4. Zuverlässigkeit: Marlin gibt es seit 2011 und es ist unglaublich stabil, zuverlässig und beständig.

Was ist der Nachteil der Marlin-Firmware?

Die Marlin-Firmware hat einige Nachteile, darunter:

1. Verarbeitungsgeschwindigkeit: Marlin verfügt über eine begrenzte Verarbeitungsgeschwindigkeit, da die Verarbeitung über die Hauptsteuerungsplatine des Druckers erfolgt. Dies begrenzt die Geschwindigkeiten, die die Firmware unterstützen kann, und schränkt auch bestimmte Funktionen ein, die mehr Rechenleistung erfordern.
2. Umständlicher Aktualisierungsprozess: Bei Aktualisierungen der Firmware oder Konfiguration des Druckers muss die Controllerplatine neu geflasht werden, was ein zeitaufwändiger und umständlicher Prozess sein kann.

Ist die Marlin-Firmware für den 3D-Druck geeignet?

Ja, die Marlin-Firmware ist für den 3D-Druck geeignet. Marlin wurde erstmals im Jahr 2011 entwickelt. Seitdem hat es sich zum bevorzugten 3D-Druck-Firmwareprogramm mit einer großen Benutzerbasis entwickelt. Es gibt eine große Auswahl an Marlin-basierten 3D-Druckern. Die Firmware ist Open Source und es wird weiterhin aktiv daran gearbeitet, mit regelmäßigen Updates und neuen Funktionen.

Zusammenfassung

In diesem Artikel wurde die 3D-Druckersoftware von Kipper und Marlin vorgestellt, jede davon erläutert und deren Vergleich zueinander erörtert. Um mehr über 3D-Drucksoftware zu erfahren, wenden Sie sich an einen Xometry-Vertreter.

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