如何校準擠出機 E-Steps：Marlin 韌體 100mm 測量終極指南
徹底擺脫無法解釋的擠出不足與尺寸偏差問題。使用 G-code 指令與精確數學公式，校準擠出機步進馬達每毫米脈衝步數。
1. 什麼是 E-Steps（以及為什麼原廠預設值往往不準確）
擠出機每毫米步數（E-steps）是儲存在 3D 列印機韌體（如 Marlin、Klipper 或 RepRapFirmware）中的核心機械常數。它決定了步進馬達需要發送多少個微步脈衝，才能精確地透過擠出輪推送剛好一毫米的線材。
大多數入門級印表機（如 Creality Ender 3 系列）出廠預設為大約 93 steps/mm。這個數字純粹是理論值，基於有效節圓直徑約 10.8mm 的黃銅齒輪，搭配 1.8° 步進馬達在 1/16 微步驅動下的計算結果。然而在現實世界中，齒輪齒距對線材的咬合深度、彈簧壓力大小以及機械公差都會改變實際行進圓周。若 E-steps 未經校準，機器對進入噴嘴的塑膠量完全是在瞎猜。
切勿為了修正成品模型外觀上的出膠過多或過少而隨意調整 E-steps。E-steps 僅代表齒輪推進線材的純機械常數，與噴嘴直徑、列印溫度或線材材質種類完全無關。
2. 100mm 校準標準步驟
進行校準只需備妥電子游標卡尺、細字簽字筆，以及任何 G-code 終端工具（例如 OctoPrint、Pronterface 或本站內建的 Web Serial 控制器）。
請按照以下嚴謹步驟操作：
1. 準備線材：拉直一段剛性良好的線材（PLA 最為理想，因為它在擠出輪夾持下不會產生壓縮變形），並穿入擠出機。 2. 距離進料口標記 120mm：將卡尺外量爪平貼在擠出機進料口邊緣，在線材上精確量出 120.0 mm 的位置劃上一道清晰的記號線。 3. 加熱噴嘴（跳過低溫擠出保護）：Marlin 韌體具有防冷擠出安全限制（`prevent_cold_extrude`，通常設定為 170°C）。請將噴嘴加熱至標準列印溫度（例如 PLA 為 205°C），或者直接拔下擠出機出料口的鐵氟龍管，進行無阻力的懸空送料。 4. 執行 100mm 擠出 G-Code： `M83`（將擠出機設為相對座標模式） `G1 E100 F100`（以每分鐘 100mm 的低速進料 100mm，相當於每秒 1.67mm） 5. 測量殘留長度：當馬達完全停止運轉後，使用卡尺測量進料口邊緣至記號線的距離。若剛好推送了 100mm，殘留距離應剛好為 20.0 mm。若殘留距離為 27.0 mm，表示實際僅推進了 93.0 mm（120 - 27）。
E-Steps 比例換算公式
- ✓實際擠出長度 (mm) = 120 - 標記殘留距離
- ✓計算公式：新 E-Steps = 當前 E-Steps × (100 / 實際擠出長度 mm)
- ✓計算範例：若當前 E-Steps = 93.0，實際擠出 = 94.2mm，則新 E-Steps = 93.0 × (100 / 94.2) = 98.73 steps/mm。
3. 韌體指令操作：查詢、寫入並永久儲存至 EEPROM
計算出修正後的新數值後，只需在終端機中發送三條指令即可永久寫入主機板 EEPROM：
1. 查詢當前數值 (`M503`)： 發送 `M503` 讀取韌體設定，找到以 `echo: M92 X... Y... Z... E...` 開頭的那一行。字母 `E` 後面的數字即為當前啟用的步數（例如 `E93.00`）。
2. 寫入新數值 (`M92`)： 發送剛計算好的數值：`M92 E98.73`。
3. 永久儲存至 EEPROM (`M500`)： 如果未儲存就重新開機，設定值將會遺失。請發送 `M500`。主機板將回應 `echo:Settings Stored (EEPROM)`。發送 `M501` 再發送 `M503` 即可確認已成功儲存。
許多 Creality 平價 32 位元主機板（如 Ender 3 v2 的 4.2.2/4.2.7 主機板）並沒有實體 EEPROM 晶片，而是透過將 'EEPROM.DAT' 檔案寫入 microSD 卡來模擬儲存。執行 M500 時請務必插好 SD 卡。
4. 遠程（Bowden）vs 近端（Direct Drive）vs 減速雙齒輪擠出機差異
因齒輪減速比與驅動輪直徑的不同，各種擠出架構的 E-steps 數值範圍差異極大：
- 標準單齒輪遠程擠出機（Ender 3, CR-10）：黃銅齒輪直接固定在 NEMA 17 馬達軸上壓向惰輪軸承。典型範圍：93 至 105 steps/mm。當噴嘴背壓增大時極易發生打滑磨料。 - 減速雙齒輪擠出機（Bondtech BMG, Titan, Voron Clockwork 2, Orbiter）：具備機械減速比（BMG 通常為 3:1 或 3.5:1，Sherpa Mini 為 5:1，Orbiter v2 為 7.5:1），並以雙面凹槽齒輪雙向夾緊線材。典型數值約為 415 至 425 steps/mm（BMG）或 690 steps/mm（Orbiter v2）。 - 扁平馬達（Pancake）近端擠出機：直接安裝於列印頭上方，大幅縮短進料路徑，消除了鐵氟龍管彈性滯後，特別適合列印 TPU 等軟性材料。
各類型擠出機參考基準值（1/16 微步驅動）
- ✓Creality 原廠單齒輪（1.8° 馬達）：約 93.0 steps/mm
- ✓Creality 雙齒輪升級套件：約 139.0 至 145.0 steps/mm
- ✓E3D Titan（3:1 減速）：約 418.5 steps/mm
- ✓Bondtech BMG / 副廠（3:1 雙驅）：約 415.0 steps/mm
- ✓Voron Clockwork 2（50:10 減速）：約 450.0 steps/mm
- ✓LDO Orbiter v2.0（7.5:1 減速）：約 690.0 steps/mm
- ✓Micro-Swiss 雙齒輪近端擠出機：約 130.0 steps/mm
5. E-Steps 與切片軟體流量（Flow Rate）的根本區別
新手最常犯的錯誤，就是試圖透過修改硬體 E-steps 來補償不同材質線材的出膠量差異。
專業技師在觀念上嚴格劃分這兩者：
- E-Steps 是硬體物理常數：代表齒輪機構的物理直徑與齒數匹配。一旦校準完成，除非更換了馬達或齒輪零組件，否則永遠不需要再次更改。 - 切片軟體流量（Flow Rate / Extrusion Multiplier）：這是針對材料流變特性的補償設定。軟性 TPU 被齒輪夾緊時會被壓扁導致等效直徑縮小；硬質 PLA 不會下陷；發泡 LW-PLA 進入噴嘴後會膨脹。這些材料特性應在切片軟體中依線材設定檔進行微調，而不是去改動韌體硬體參數。
E-steps 僅需在無阻力或標準 PLA 下校準一次。日常換用不同廠牌或不同特性的線材時，請透過外壁厚度立方體或 OrcaSlicer 的流量校準功能進行切片端調整。