Klipper ist die Firmware, die den Open-Source-3D-Druck revolutioniert hat, indem sie die Berechnung der Flugbahnen von der Steuerplatine des Druckers auf einen externen Computer, in der Regel einen Raspberry Pi, verlagert hat. Das Ergebnis ist ein schnellerer, präziserer und unendlich viel besser konfigurierbarer Drucker. Mit dem Raspberry Pi 5 und seiner verbesserten Leistung erreicht das Klipper-Erlebnis ein neues Niveau.
Was ist Klipper und warum sollte man es benutzen?
Klipper ist eine Open-Source-Firmware, die die Arbeit in zwei Teile aufteilt: Raspberry Pi kümmert sich um die Bahnberechnung, die Netzwerkkommunikation, die Webschnittstelle und erweiterte Funktionen, während die Druckersteuereinheit (MCU) nur die Ausführung von Echtzeitbefehlen (Motorbewegung, Sensorablesung, Temperaturregelung) übernimmt. Dieser Ansatz bietet eine viel schnellere und genauere Bahnberechnung, erweiterte Funktionen wie Input Shaper (Resonanzkompensation), Pressure Advance (Druckkompensation), eine vollständige Webschnittstelle, die von jedem Gerät aus zugänglich ist, Firmware-Upgrades ohne Flashen der Platine und die Möglichkeit, kostengünstige Steuerplatinen ohne Leistungseinbußen zu verwenden.
Warum Raspberry Pi 5
Der Raspberry Pi 5 ist wesentlich leistungsfähiger als die Vorgängermodelle: 2,4 GHz Quad-Core ARM Cortex-A76 Prozessor, 4 oder 8 GB RAM, Wi-Fi 5 und Bluetooth 5.0 Konnektivität und USB 3.0 Anschlüsse. Für Klipper bedeutet dies eine reaktionsschnellere Weboberfläche (Mainsail/Fluidd), mehr Input-Shaper-Berechnung rapido, gleichzeitige Verwaltung mehrerer Komponenten (Kamera, ADXL345, Display) und Zeitraffer-Verarbeitung ohne Verlangsamung. Ein Raspberry Pi 4 oder sogar ein Pi 3B+ funktionieren zwar auch, aber der Pi 5 bietet die beste Erfahrung.
Was du brauchst
Um Klipper mit einem Raspberry Pi 5 einzurichten, benötigen Sie einen Raspberry Pi 5 (4 GB ist ausreichend, 8 GB für intensive Nutzung), eine microSD-Karte mit mindestens 16 GB (32 GB empfohlen, Klasse A2), ein offizielles USB-C 5V/5A-Netzteil für den Pi 5 (wichtig: keine unterdimensionierten Netzteile verwenden), ein USB-Kabel, um den Pi mit der Druckerplatine zu verbinden, optional einen Kühlkörper oder ein Gehäuse mit Lüfter für den Pi 5 und optional einen ADXL345-Beschleunigungsmesser für die Input Shaper-Kalibrierung.
Installation: Schritt-für-Schritt-Anleitung
1. Installation des Betriebssystems
Verwenden Sie Raspberry Pi Imager, um Raspberry Pi OS Lite (64-bit) auf die microSD-Karte zu flashen. Aktivieren Sie während des Setups SSH, konfigurieren Sie das Wi-Fi-Netzwerk und legen Sie Benutzernamen und Passwort fest. Stecken Sie die microSD-Karte in den Pi 5, schließen Sie ihn an und warten Sie auf den ersten Startvorgang.
2. Klipper-Installation mit KIAUH
KIAUH (Klipper Installation And Update Helper) ist das empfohlene Tool für die Installation von Klipper und allen zugehörigen Komponenten. Verbinden Sie sich über SSH mit Raspberry Pi, klonen Sie einfach das KIAUH-Repository und führen Sie das Installationsskript aus. KIAUH führt den Benutzer durch die Installation von Klipper (die eigentliche Firmware), Moonraker (die Server-API) und der Weboberfläche, wobei die Wahl zwischen Mainsail (die beliebteste, modernste und vollständigste Version) und Fluidd (eine leichte und intuitive Alternative) besteht.
3. Kompilieren und Flashen der MCU-Firmware
Klipper erfordert eine spezielle Firmware auf der Druckerkontrollkarte. Über die KIAUH-Schnittstelle oder manuell kompilieren Sie die Firmware, indem Sie den Prozessortyp Ihres Boards auswählen (STM32, ATSAM, RP2040, etc.) und flashen sie über USB oder DFU. Boards Duet3D mit RepRapFirmware benötigen diesen Schritt nicht, wenn Sie RRF direkt verwenden.
4. Drucker.cfg Konfiguration
Die Datei printer.cfg enthält die gesamte Druckerkonfiguration: Kinematik, Abmessungen, Motorparameter, Heizungs-PIDs, Sensor- und Lüfterkonfiguration. Der community Klipper enthält Beispielkonfigurationen für Hunderte von Druckern. Für benutzerdefinierte Drucker (wie Voron) sind die Konfigurationsdateien Teil der offiziellen Projektdokumentation.
Erweiterte Funktionen von Klipper
Input Shaper
Der Input Shaper analysiert die mechanischen Resonanzen des Druckers (gemessen mit einem ADXL345 Beschleunigungssensor) und wendet eine Softwarekompensation an, die Geisterbilder/Ringing auch bei sehr hohen Geschwindigkeiten eliminiert. Dies ist die Funktion, die die Druckqualität bei hohen Geschwindigkeiten am deutlichsten verbessert.
Druckvorverlegung
Kompensiert die Verzögerung zwischen dem Extrusionsbefehl und dem tatsächlichen Materialausstoß aus der Düse. Verbessert die Eckenschärfe und die Konsistenz der Extrusionsbreite, insbesondere bei variablen Geschwindigkeiten.
Raspberry Pi und Zubehör auf DHM-online
Auf DHM-online finden Sie Raspberry Pi 5 (4 und 8 GB), offizielle Netzteile, Gehäuse mit Lüfter, microSD, USB-Kabel und ADXL345 Beschleunigungssensoren für Input Shaper.
Außerdem: Klipper-kompatible Steuerplatinen (Duet3D, BTT), Display, Webcam und alles Zubehör für ein komplettes Setup.
