🖨️

Anycubic i3 Mega S を Klipper に移行した話

に公開
3D プリンター
anycubic
klipper
orangepi
bltouch
tech

はじめに

Anycubic i3 Mega S を長年 Marlin で使っていたが、Klipper に移行した。
Orange Pi Zero3 をホストにして Fluidd で操作できる構成にするまでの記録。

なぜ今更 Mega S なのか

Bambu Lab が台頭し、3Dプリンターは「設定不要で速い家電」の時代に入った。
Anycubic も最新機はその方向に舵を切っている。

それでも Mega S を使い続けていた。Mega S はおそらく最後のハッカーフレンドリーな Anycubic 機だからだ。

フレームの剛性、精度の高いリニアシャフト、デュアルZ軸、独立した左右エンドストップ——機械的な基本性能は今見ても高い水準にある。Bambu や Prusa の最新機と比べてそん色ないどころか、構造的に優れている部分すらある。

何が劣っているかといえば、ソフトウェアだけだ。

Marlin はすでに開発の主流から外れ始めている。しかし Klipper に移行すれば話は変わる。Input Shaper、Pressure Advance、柔軟なマクロ、リアルタイムなパラメータ調整——最新の 3D プリンティング技術をそのままこの機体に持ち込める。

ハードウェアはそのまま。ソフトウェアだけ刷新する。それが今回の移行の動機だ。

構成

項目 内容
プリンター Anycubic i3 Mega S
メインボード Trigorilla 14（ATmega2560互換）
ホスト Orange Pi Zero3 1.5GB
OS Armbian 25.5.1 Bookworm
UI Fluidd（nginx経由）
BLTouch カスタムマウント（自作・印刷品）

なぜ Orange Pi Zero3 なのか

Klipper のホストには Raspberry Pi が定番だが、今の Pi は高い。Pi 4 は1〜2万円する。

Orange Pi Zero3 1.5GB は AliExpress で 4,958円（本体のみ。電源・SD カード別）。
性能的には Klipper のホストとして十分で、Quad-core Cortex-A53 + 1.5GB RAM は Raspberry Pi Zero 2W を上回る。

メモリは 1.5GB を選んだ。1GB だと Klipper + Moonraker + Fluidd の同時稼働で心許ない場面が出そうだった一方、2GB は Klipper ホストとしてはオーバースペック。1.5GB がちょうどいい落としどころだった。

ラズパイ高騰の今、コスパで選ぶなら Orange Pi は現実的な選択肢だ。

Mega S の構造を正しく把握する

Klipper に移行する前に、まずプリンターの物理構造を正確に理解する必要がある。

Mega S は デュアルZ軸・左右独立エンドストップ を持つ。
左右それぞれにZモーターがあり、それぞれ独自のエンドストップスイッチを持っている。

stepper_z  → 右Zモーター → エンドストップ PD3
stepper_z1 → 左Zモーター → エンドストップ PL6

G28（ホーム）を実行すると、左右それぞれが自分のエンドストップに当たるまで独立して動く。結果としてホームするたびにガントリーが自動で水平になる。これは Klipper の z_tilt 相当の機能をハードウェアで実現している恵まれた構成だ。

BLTouch の役割分担

ここが移行で最も大事な判断だった。

BLTouch 一本化という選択肢

probe:z_virtual_endstop を使って BLTouch だけで Z ホームも行う構成がある。
シンプルで「ベッドが高くても激突しない」メリットがある。

しかし Mega S には向いていない

BLTouch 一本化にした場合、デュアルZ独立エンドストップによるガントリー自動水平出し機能が死ぬ。
Mega S は左右にメカエンドストップが存在するという恵まれた構成を持っている。それを捨てる理由がない。

また、BLTouch がプローブに失敗した場合の物理的なフロアがなくなるリスクもある。

正しい構成：Marlin と同じハイブリッド方式

G28 Z → デュアルメカエンドストップ → Z=0確定 + ガントリー水平出し
BLTouch → BED_MESH_CALIBRATE のみ → ベッド歪み補正

これは Marlin の「G28 でホーム、G29 で ABL」と全く同じ思想。Klipper だから構成を変える必要はない。

主要ピン（Trigorilla 14）

Marlin の pins_TRIGORILLA_14.h と Configuration.h から抽出した値をそのまま使える。

[stepper_z]
endstop_pin: ^!PD3    # 右Zエンドストップ

[stepper_z1]
endstop_pin: ^!PL6    # 左Zエンドストップ

[bltouch]
sensor_pin: ^PE4      # Z_MIN_PROBE_PIN = Arduino D2
control_pin: PB5      # SERVO0_PIN = Arduino D11
x_offset: -1          # ※自分のマウントの実測値。マウントによって異なる
y_offset: -23         # ※自分のマウントの実測値。マウントによって異なる

[filament_switch_sensor filament_sensor]
switch_pin: ^PD2      # FIL_RUNOUT_PIN = Arduino 19

BLTouch の制御ピン・センサーピンは Trigorilla ボード上で固定されているため、マウントの形状に関係なく同じ値が使える。

Klipper でのキャリブレーション

z_offset（PROBE_CALIBRATE）

BLTouch がベッドに触れた位置とノズルがベッドに触れる位置の差。紙テストで実測する。

PROBE_CALIBRATE
TESTZ Z=-0.1   # 少しずつ下げる、紙に抵抗が出たら止める
ACCEPT
SAVE_CONFIG

ベッドメッシュ（BED_MESH_CALIBRATE）

Marlin の G29 に相当。

毎回実行することを推奨する。 理由は2つ。

  1. ベッドの歪み補正（よく知られている用途）
  2. メカエンドストップの誤差（±100μm）の吸収

メカエンドストップは毎回わずかに違う位置でトリガーする。しかし毎回 BED_MESH_CALIBRATE を実行すれば、そのズレも mesh の中に「ベッド全体の高さのオフセット」として取り込まれ、印刷中に自動補正される。結果的に第1レイヤーの安定性が上がる。

5×5=25点プローブで2〜3分かかるが、数時間の印刷に対して誤差の範囲だ。

PID キャリブレーション

Marlin の値も使えるが、Klipper で再測定した方が正確。制御ループの特性が若干異なる。

PID_CALIBRATE HEATER=extruder TARGET=200
PID_CALIBRATE HEATER=heater_bed TARGET=60
SAVE_CONFIG

Cura スタートGcode の変更点

Marlin 対応
G29 G29マクロを追加すれば変更不要
M420 S1 / M420 Z2.0 削除
M900 K0 削除か SET_PRESSURE_ADVANCE ADVANCE=0
M300 S1000 P500 削除（ビープ未設定）

G29 マクロを追加すれば既存のスタートGcodeをほぼそのまま使える：

[gcode_macro G29]
gcode:
    BED_MESH_CALIBRATE

ハマりポイント

SAVE_CONFIG ブロックの後に設定を追記してはいけない

Klipper は printer.cfg の末尾に SAVE_CONFIG ブロックを自動生成する。

#*# <---------------------- SAVE_CONFIG ---------------------->
#*# DO NOT EDIT THIS BLOCK OR BELOW.

この後に設定を追記すると、control や z_offset が認識されなくなりエラーになる。
追記は必ず SAVE_CONFIG ブロックより前に。

手書きの z_offset: 0 を残すと第1レイヤーが浮く（実話）

これが一番手こずった。第1レイヤーがベッドから約2mm浮く症状が出た。

経緯はこう。[bltouch] セクションを最初に書いたとき、z_offset は必須項目なので仮の値として z_offset: 0 を手書きしておいた。その後 PROBE_CALIBRATE → SAVE_CONFIG を実行し、autosave ブロックに正しい値 #*# z_offset = 1.802 が書き込まれた。

ところが、この手書きの z_offset: 0 と autosave の 1.802 が競合し、実効値（effective）が 0 になっていた。

なぜ 2mm 浮くのか。bed_mesh は各点を「probe値 − z_offset」で記録する。

  • 正常時：probe値 ≈1.9 − z_offset 1.802 ≈ 0.1（ベッドの歪みだけを表す正しい値）
  • z_offset=0 時：probe値 ≈1.9 − 0 = 1.9（probe の生値がそのまま残る）

メッシュ値が 1.9 のまま適用されると、その分ノズルが浮く。これが 2mm の正体だった。

診断のコツ

厄介なのは、SAVE_CONFIG に保存されたメッシュ値（points =）は正常に見えること。保存値は 0.004〜0.203 と小さい。だが実際にアクティブなメッシュ（BED_MESH_CALIBRATE 直後のメモリ上の値）は 1.9 だった。保存値だけ見ていると気づけない。

第1レイヤーが浮いたら、以下を順に疑う。

# 実効 z_offset を確認（0 になっていないか）
curl ".../printer/objects/query?configfile" | grep z_offset

# アクティブなメッシュの絶対値を確認（0付近か、1〜2か）
curl ".../printer/objects/query?bed_mesh=probed_matrix"

probe ログの値も決定的な手がかりになる。

probe: at 105.000,187.000 bed will contact at z=1.952500   # z_offset=0（異常）
probe: at 105.000,187.000 bed will contact at z=0.180500   # z_offset=1.802（正常）

対処

手書きの z_offset を autosave と同じ値（この機体では 1.802）に書き換える。仮値 0 を放置しないこと。

WiFi 省電力問題

Orange Pi の WiFi はデフォルトで省電力モードが有効で、定期的に接続が切れる。

sudo tee /etc/NetworkManager/conf.d/wifi-powersave-off.conf << 'EOF'
[connection]
wifi.powersave = 2
EOF
sudo systemctl restart NetworkManager

ただし、WiFi が切れても印刷は止まらない。Klipper は Orange Pi ローカルで動いており、G-code は USB シリアルで直接 MCU に送られる。WiFi は Fluidd での監視・操作のためだけ。

まとめ

  • Marlin の設定値（BLTouch オフセット、PID 値）はそのまま使える
  • 構成の思想は Marlin と同じでよい（メカエンドストップ + BLTouch ハイブリッド）
  • Mega S のデュアルZ独立エンドストップは Klipper でも活きる
  • SAVE_CONFIG ブロックの後に設定を書いてはいけない
  • WiFi の省電力を無効化しないと SSH が定期的に死ぬ

設定ファイル：https://github.com/miyukic/klipper-megas

GitHubで編集を提案

Discussion