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Nouveau lit chauffant (aka Heated bed)

L'ancien lit n'était pas pratique pour le réglage de l'horizontalité du plateau et je me suis aperçu que le verre d'insert (qui résiste aux hautes températures) que j'utilisais avec n'était pas parfaitement plan mais très légèrement courbé donc, je pouvais toujours essayé de régler mon plateau bien droit, c'était perdu d'avance.

Le seul hic, c'est que le verre d'insert, ça coûte une vraie fortune (500 à 800€ le m2), le miens, j'ai eu de la chance, je ne l'ai pas payé et de toute façon, à ce prix, il faut une autre solution abordable / réplicable.

Et pourquoi ne pas essayer avec du verre standard, au prix que ça coûte, si ça casse, c'est pas bien grave.
Rendez-vous donc, au rayon découpe d'un magasin de bricolage, j'en prends 2 pour faire des tests, du 3 et du 4mm, le vendeur et ses collègues sont certains qu'à 70ºC, le verre va casser, je suis d'avis que si le verre chauffe uniformément, ça devrait aller, j'espère que le test sera concluant, je ne veux pas y retourner et devoir leur avouer que ce fût un échec... ;)
Dans le pire des cas, j'irai à la décheterie récupérer une porte de four...

Principales modifications par rapport à la v1

• Pour les réglages du plan, j'ai utilisé des vis moletées, ce sera bien plus pratique
• Je n'ai pas mis d'isolant (laine de verre, alu, etc...) entre le PCB et le support en bois, l'espace devrait suffir, le bois étant en dernier recours, un bon isolant
• Le verre n'est plus maintenu par des pattes sur le dessus mais contraint par les profilés d'alu sur les 4 côtés, ça semble convenir parfaitement, c'est beaucoup plus simple ainsi

Il ne manque plus que le verre et la v2 est prête pour un test :

Après quelques tests, j'ai l'impression (aucune mesure à l'appui) que le support en bois est moins chaud qu'avec l'isolant qui devait faire office de pont thermique.

Test de montée en température

Tout est branché, c'est parti, le lit commence à chauffer, je prends des mesures pour avoir une évolution de la montée en température, je m'aperçois rapidement que la chauffe est plus longue sur du verre standard de 3mm que sur du verre à insert de 4mm, si quelqu'un à une théorie à avancer, je suis preneur, j'en ai tout de même deux : l'ancien verre de 4mm était plaqué par des pattes contre le heated bed, alors que là, il repose dessus, du coup, la conduction de la chaleur est peut être moins bonne, la seconde piste pourrait être liée à la composition du verre à insert qui doit mieux conduire la chaleur, raison pour laquelle il ne casse pas...

J'utilise maintenant le lit à 70ºC, pas la moindre trace d'une fissure / casse, depuis, j'ai utilisé le plateau pour faire 2/3 impressions et le verre standard résiste parfaitement bien.

Réglage de l'horizontalité du plateau

Nouveau plateau facilement réglable, verre parfaitement droit, comparateur sorti, c'est bon, il est temps d'utiliser les pièces imprimées récemment, un adaptateur universel pour la tête de l'imprimante et son adaptateur pour comparateur (Thing 20775 - Ultimaker Generic HeadMount, Thing 22817 - Printbed Calibration Tool).

Alignement au 1/100 eme de mm avec le comparateur :

Attention au piège en déplaçant la tête via logiciel, avec la taille du comparateur, la fin de la course arrive bien plus tôt et la mécanique n'aime pas du tout quand ça force...

L'alignement est parfait, avant, j'aidais toujours un peu pour la première couche en plaquant très légèrement le plateau contre la tête afin que le PLA adhère correctement, maintenant, ce n'est plus la peine, et ce, quelque soit l'endroit oû je lance l'impression sur le plateau.

Du coup, j'utilise maintenant le planificateur de projet disponible dans la RC4 de l'excellent Cura afin de lancer des impressions multiples les unes à la suite des autres, tout roule parfaitement.

PLA de mauvaise facture

J'ai commandé du PLA chez RepRapWorld il y a quelques temps pour un prix très intéressant (voir le forum de MadeInFr), reçu rapidement, je me suis empressé de faire des tests avec, tout se passe bien sur les petites impressions mais dès que je veux en faire une plus longue, à un moment ou un autre, le PLA ne sort plus de la tête d'extrusion.

Je me suis alors battu avec la vis de contrainte de l'extrudeur (partie froide) : si on ne visse pas assez, forcément, le PLA n'est pas assez contraint et avance quand il veut, par contre, si on visse de trop, ça déforme le PLA, et ça finit par coincer l'avancée, j'ai essayé de trouver le juste milieu mais rien n'y fait, ça finit toujours par bloquer à un moment ou un autre, j'ai vérifié une énième fois l'ovalité du PLA, il n'est pas parfait mais le logiciel est réglé en tenant compte de ce paramètre, il doit y avoir autre chose...

Et là, en renfilant le PLA dans le tube, ça coince tellement que je n'arrive pas à le pousser à la main, je retire le PLA et l'examine, je tiens enfin le coupable, le PLA est gonflé en certain endroit, suffisamment peu pour ne pas être repéré facilement mais assez pour être la cause de tous les maux précédent...

En plus du frottement dû à la déformation du PLA, la liaison entre le tube en téflon et l'isolant (tube PEEK) n'était pas parfait, et il se formait des bouchons probablement à cause de l'irrégularité du PLA (je n'ai pas eu ce souci avec du PLA de Ultimaker), voici une photo d'un de ces bouchons :

En suivant le conseil de equinoxe, je suis passé chez Weber Métaux à Paris, qui possède des tubes en téflon de 4mm intérieur, 6mm extérieur, parfait, c'est exactement ce qu'il faut, d'ailleurs, c'est également là bas que j'ai trouvé les vis moletées pour le réglage du plateau.

Je n'ai pas encore eu le temps de monter ce nouveau tube, mais pour le moment, je stoppe mes tests avec le PLA de RepRapWorld, je ressort celui de Ultimaker qui coute bien plus chèr mais qui est de très bonne qualité.

Impression de travers

WTF ? la première chose qui m'est venu à l'esprit en voyant ça après une nuit d'impression :

C'est bel et bien un problème mécanique dû au glissement des barres qui supportent la partie mobile.

Pour savoir si vous êtes sujet à ce problème, faites faire de larges cercles à la tête d'impression, si vous entendez un bruit (TAP!) au moment du changement de direction, c'est une des barres qui vient taper sur les butées en bois (celles qui sont en contact avec les roulements à billes).

Sur la vidéo, on voit clairement que des mouvements linéaires ne posent pas de souci, par contre, de larges mouvements circulaires (à ~10 secondes dans la vidéo) le font apparaitre immédiatement.

Pour régler ce problème, je me suis contenté de mettre de l'huile ou du WD40 sur les barres afin que ça coulisse mieux, la graisse ne pénètrant pas assez.

Ça fait pas mal de temps que je n'ai donné de nouvelle de mon Ultimaker, et pourtant, pas mal de chose à dire...

Réception des pièces de remplacement et peinture

Dans un précédent billet, j'expliquais que le colis de mon Ultimaker avait été mal traité durant le transport et que des pièces en bois de l'imprimante était cassées, une erreur s'est également glissée : ils m'avait fourni une pièce ne correspondant pas m'obligeant à usiner une entretoise.

J'ai contacté le support à ce sujet qui à été très réactif car ils m'ont aussitôt expédié un colis avec de toutes nouvelles pièces, réception en moins d'une semaine, merci Ultimaker pour la réactivité.

Quitte à devoir tout démonté et tout remonté, je me suis dit qu'il serait pas mal de la peindre, d'ailleurs, la légende raconte qu'une Ultimaker peinte se sent mieux et du coup, imprime mieux... ;)

J'étais parti pour tout peindre en vert et me suis dit que ce serait plus sympa d'avoir plusieurs couleurs, ce que je n'avais pas prévu, c'est que ça allait me prendre un temps fou, bref, c'est fait mais ce fût long, faute de temps.

Voici le résultat :

L'extérieur est peint en noir, l'intérieur en vert, toutes les autres pièces fixes en jaune ou orange.

Heated bed

J'ai beau imprimer uniquement du PLA, de légères déformations se forment sous les pièces dû à la rétractation du plastique refroidissant, l'idée est de mettre un lit chauffant (heated bed) permettant de garder la pièce en cours d'impression uniformément chaude.

J'ai voulu faire au plus simple pour le lit chauffant, je l'ai donc commandé, c'est un simple PCB sur lequel est gravé une piste en serpentin faisant office d'élément chauffant, on trouve également 2 diodes têtes bêches servant à indiquer si le lit chauffe ou non.

Les soudures d'origines, de la grande qualité, je fais mieux avec mes pieds :

Avant un quelconque montage, j'ai fait quelques tests, ça chauffe parfaitement bien...

Qui dit lit chauffant dit nouveau support pour l'impression, il est bien sûr hors de question de poser l'élément chauffant sur la plateforme d'origine en acrylique.

Le support sera en bois, en contreplaqué de 10mm d'épaisseur, légèrement surélevé à l'aide d'entretoise, le lit chauffant trouvera sa place, enfin, posé sur ce dernier, on trouvera une plaque de verre à insert sur lequel les impressions se feront.

Les couches successivent : Contre-plaqué, alu, isolant, mylar, lit chauffant.

Le nouveau support étant légèrement plus épais que celui par défaut, le réglage du capteur de fin de course supérieur de l'axe Z doit être légèrement modifié, pour cela un simple profilé d'alu à fait l'affaire...

La pièce une fois installée :

Le réglage du plan se fait à l'aide de 4 vis situées en dessous du support, l'utilisation d'une clef Allen est obligatoire, j'ai prévu de les remplacer par des vis moletées. L'impression de 4 pièces de remplacement « Z-stage spring-screwblock » (Thing:21480) sans pas de vis à également été nécessaire pour l'adaptation du nouveau support.

Concernant la partie commande et capteur, j'ai suivi à la lettre les indications d'installation du wiki de Ultimaker, ne possédant pas d'alimentation de 19V suffisamment puissante pour remplacer celle d'origine afin d'alimenter l'imprimante et le lit chauffant, j'ai choisi d'alimenter ce dernier via une source secondaire, ça tombe bien, une alimentation industrielle 12V / 20A toute petite trouvée en brocante pour 3€ ne demandait qu'à servir...

La carte de l'Ultimaker permet d'origine de piloter un lit chauffant, en fait, on vient se brancher sur un des deux Mosfet restants sur 3 (le premier servant pour la tête d'extrustion), j'ai d'ailleurs supprimer le second Mosfet afin de faire de la place pour pouvoir poser un radiateur sur celui pilotant le lit chauffant.

Pour le capteur de température du lit chauffant, il suffit simplement d'ajouter une résistance de 4,7Kohms sur la carte de commande à l'endroit indiqué.

Un peu de lumière

Des réglettes de led multicolores de Ikea trainait dans mon bureau sans réelle utilité, ils en ont finalement trouvé une pour éclairer l'impression.

La surface de travail éclairée :

Vue sur les barettes de Leds :

Concernant la connection des leds, je vous déconseille fortement d'utiliser le 12V du ventilateur, ce régulateur chauffe déjà énormément et lui ajouter une charge de 400mA (intensité max des réglettes) pourrait le voir fumer très rapidement, coupant, du coup l'alimentation du ventilateur...Je lui ai d'ailleurs mis un dissipateur car je trouve qu'il chauffait déjà énormément.

Quelques photos en vracs

La suite dès que j'ai un peu de temps...

5 semaines après la commande, un transporteur m’amène un lourd carton (10kg) venu des Pays Bas : ça y est, j’ai reçu mon UltiMaker.

Légèrement en avance d’ailleurs car ils m’avaient annoncé 6 semaines de délai, je crois avoir été chanceux car je n’avais pas commandé de bobine de plastique supplémentaire et une semaine auparavant, un courriel de Ultimaker annonçait qu’il était en rupture de certain coloris de PLA et proposait, pour ceux en ayant commandé en plus, de remplir un formulaire, afin de choisir des couleurs de remplacement pour éviter d’attendre trop longtemps, du coup, j'ai dû être traiter légèrement en avance...

Carton ouvert, découverte du contenu :

Tout est bien rangés, chaque sachet possède un autocollant avec sa référence et son nom, tout est dans du papier bulle...
Tout, hmmm, presque tout, jusqu’à ce que j’arrive au fond du carton, là, sont posés les plaques de bois (du bouleau, très solide et rigide) découpés au laser, ces dernières sont enfoncées toute au même niveau, conséquences d’un impact extérieur que je n’avais pas vu au premier abord sur le carton mais qui est bien visible... Les plaques étant emballées elles aussi dans du papier bulle mais directement en contact avec le carton trop petit, une chute, un envoi de livreur un peu brutal et paf le bouleau, comme vous le voyez sur les photos, c’est assez localisé, ça n’empêchera pas beaucoup le montage...

La blessure la plus importante est celle-ci oû le choc à explosé le bois et bouché les trous permettant la fixation des planches entre elle...

Je réquisitionne une grande table, étale le contenu du carton sur celle-ci et c’est parti...

Aucun plan papier fourni, c’est pas plus mal, tout est disponible en ligne, en anglais, illustré de photos, ils indiquent 6 à 20h de travail...

Première étape, le caisson avec ces foutus passe cable qui m'ont fait tourné en bourrique...

Tout se monte sans encombre jusqu’au drame :

Il se sont trompés en me livrant une poulie avec le mauvais diamètre interne (les 2 de droites devraient être identiques avec un diamètre inférieur), arggg, la casse durant le transport, une poulie inutilisable, je me voyais mal attendre...
Par chance, j’avais une entretoise dont le diamère externe correspond au diamètre interne de la poulie, un petit usinage pour que son diamètre interne s’adapte à l’axe du moteur et voilà... ouf !!

L’assemblage de la tête d’extrusion est plutôt délicat mais se fait sans trop de problème.

Le montage s’est poursuivi jusqu’à la plateforme de l’axe Z, il faut faire rentrer en force des roulements linéaires dans des planches de bois pour former un sandwich, les jeux sont plus que limite et j’ai dû m’y prendre à plusieurs fois afin d’avoir quelque chose d’à peu près correct, comprenez : quelque chose de droit.
Heureusement, ils ont prévus le coup et le jeu est rattrapable par un système de réglage à vis / ressort...

Enfin, vient le moment de relier électriquement tous les éléments, fin de course, moteur, élément de chauffe, puis l'allumage :

Tout à fonctionné du premier coup sauf une erreur sur la carte qui indique la connection pour le capteur de fin de course droit alors que c’est le gauche, une inversion et tout roule...

Maintenant, le branchement à un ordinateur, est-ce plug and play ?
Oui, Ultimaker reconnu immédiatement (c’est une carte Arduino pour l’intelligence de la bête, j'avais déjà installer les pilote FTDI), j’ai pu envoyer des ordres pour piloter les moteur X, Y, Z, c’est très réactif et la vitesse impressionnante...

Au moment au j'écris ces lignes, je n'ai pas encore pu tester à fond l'animal donc, je n'aurai pas de retour à faire sur son utilisation, hormis le souci dans le transport (prévoir un carton plus grand) et l'erreur de poulie (la personne du contrôle ne devait pas être réveillée), le kit est de bonne qualité et je comprends mieux le prix, c'est vraiment bien étudié au niveau de l'assemblage, on retrouve des pièces en métal de très grande précision, la carte électronique est très bien réalisé, la partie puissance est totalement ventilé, bref, c'est du sérieux...

Une MakerBot

Cela faisait un moment que je souhaitais acquérir une imprimante 3D : réparer ou créer des formes complexes aussi simplement que de cliquer sur un bouton...

Avec une telle machine à disposition, on envisage beaucoup de chose, une des premières pièces utile que je vais être amené à réaliser sera pour Bleuette, un robot hexapode abandonné depuis quelques années faute d’avoir réussi à faire une pièce essentielle pour ce dernier (les pivots des pattes) dans une matière autre que du bois...
Des objets cassés vont sûrement trouver une seconde vie avec de nouveaux organes tout neuf, bref, l’imprimante devrait être amorties rapidement...

Mais vers quelle imprimante se tourner et est-ce vraiment nécessaire d’en acheter une, des services d’impression en ligne existent et font du super boulot, il faudrait en tenir compte avant de se décider.

Note: Bien entendu, pour ceux qui aurait un hackerspace près de chez eux, le choix est vite vu...

Utiliser un service en ligne

Concernant les services en lignes, j’ai testé Shapeways avant de me décider en commandant un kit contenant les échantillons des matériaux qu’ils proposent, plutôt bluffant surtout pour le métal qui à une précision / finition exemplaire...

Les + :

• Pas d’investissement coûteux
• Possibilité d’impression dans divers matériaux avec des machines dont la résolution est très intéressante

Les - :

• Le service est rapide mais ne le sera jamais autant que fait à la maison
• Le coût (cela dépend des matériaux utilisé mais pour du plastique de même qualité, avec les ports + commission, on doit être légèrement plus chèr qu’avec une imprimante 3D maison à confirmer)
• On à pas la magie de la machine qui tourne devant ses yeux ;)

Avoir sa propre imprimante

Les + :

• On construit la machine soit même, quoi de mieux pour savoir exactement comment ces engins fonctionnent ?
• La vitesse : on a la pièce voulue immédiatement (enfin presque, juste le temps de l’impression...)

Les - :

• L’investissement qui selon l’imprimante retenue peut aller de 500€ à 1500€ (et plus...)

Concernant le coût sur le long terme, il m'est difficile d'en juger pour le moment, je suis à l'écoute de vos retours...

Mon choix s’est tourné vers l’achat d’une imprimante pour les raisons évoqués ci dessus (construction, vitesse) et parce que oui, je ne suis pas patient et j'aime jouer au Lego monter des machines.
Mais la quantité d’imprimante 3D sur le marché est plutôt déroutante, regardez par exemple ce graphique représentant les évolutions de la RepRap.

Une RepRap Prusa Mendel

Grossièrement, on trouve 2 types d’imprimantes, les autorépliquables (RepRap) et les autres (MakerBot, UltiMaker...) qui diffèrent dans leur structures, les RepRap sont conçues principalement à l’aide de tiges filetées et de pièces en plastiques créés à l’aide d’une autre imprimante d’ou le terme d’autorépliquable : elle est capable de créer ses propres pièces.

Sur certaine, il est même possible de remplacer l’extrudeur (la tête mobile qui fait fondre le plastique) par une perceuse jouant le rôle de graveuse permettant d’usiner les cartes électroniques nécessaires pour l’imprimante fille, au final, il suffit juste de se procurer toutes les pièces en métal, les composants électroniques, quelques pièces diverses et voilà, une nouvelle imprimante est née...
Concept très très intéressant.

L’autre type d’imprimante dont font parti les MakerBot et Ultimaker propose une approche différente, leur structure est en fait un caisson en bois découpé au laser interdisant de ce fait l'autoréplication de leur structure.

La UltiMaker

N’ayant aucune expérience dans le montage / utilisation dans les RepRap, je ne vais pas m’aventurer à faire un comparatif entre ces choix de fabrication, bien que le concept d’imprimante autoréplicante soit extrèmement intéressant et me laisse toujours rêveur, j’ai choisi d’investir dans une UltiMaker pour ces raisons :

• La résolution stock de cette imprimante est impressionnante
• Sa vitesse l’est tout autant
• La structure en bois découpé au laser me semble plus rigide
• Sa très grande surface d’impression
• La maintenance (ce qui me fait le plus peur avec une imprimante de la famille des RepRap)

À suivre...

Je reviens à la charge avec un joujou récupéré sur le site http://www.dealextreme.com/ avec, cette fois ci, non pas un régulateur à découpage pas chèr mais un afficheur à led pas chér (~ 8€) vendu sous l'appelation « Programmable Scrolling LED Name/Message/Advertising Tag Card Badge », intéressant, la description de l'article nous apprend également qu'il possède une connection USB, chouette, je le vois parfaitement bien sur la face avant de mon serveur pour indiquer des infos comme la charge du système, l'espace disque restant, etc...

Malheureusement, déception : la connectique USB est propriétaire et bien évidemment, le cable n'est pas fourni, l'envie m'est alors rapidement venue d'ouvrir la bête pour y souder un connecteur standard et là, ce fût la seconde mauvaise surprise, la prise n'est reliée à ... rien. Alors, bien évidemment, on peut programmer cet écran à l'aide des boutons situés sur son dos mais ce n'est franchement pas pratique pour en faire quelque chose d'automatisé...

L'écran est piloté par un unique micro-controleur d'Atmel, un AtMega88, de la même famille que les Arduino, il est donc assez aisé de développer un micro-logiciel libre.

J'ai donc fait une petite séance de reverse engineering, ingénierie inverse en bon français afin de comprendre comment fonctionnait cet écran et j'ai ensuite développer un micro-logiciel de remplacement permettant de piloter l'écran facilement directement avec une interface série.

Dans la vidéo ci-dessous, l'écran est simplement relié à l'ordi par le biais d'un convertisseur série / USB 3V, on y voit un des 2 modes de pilotage de l'écran en action qui permet à l'aide de menu de venir le paramétrer simplement, un autre mode est aussi disponible et est parfaitement adapté à la commande automatisée par le biais de script bash ou autre...

Vous trouverez TOUT en détail sur le fonctionnement de cet écran sur le lien suivant LedMatrix hacking sur le wiki, voici le sommaire de cette page :

LedMatrix hacking
    Introduction
    Ouverture du boitier
    Comment ça marche ?
        Vue globale
        Le coeur
        Interface de programmation
        L'interface USB
        La gestion des boutons
        La matrice de LED
        Accès à la mémoire EEPROM externe
    Ajoutons une connection série
        Vous voulez piloter le montage directement depuis un module USB          
        Si vous possédez déjà une connection série RS232
    Le micro-logiciel libre
        Mode interactif
        Mode non interactif

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