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Jusqu'à maintenant, j'utilisais une alimentation séparée de celle d'origine pour fournir la puissance nécessaire au lit chauffant, du coup, c'étatt pas vraiment pratique car ça faisait pas mal de bordel, je voulais une solution simple et propre.

J'ai trouvé une alimentation pas chère comparée à sa puissance qui devrait faire l'affaire : 400W, oui, un lit chauffant, ça consomme énormément...

Une grosse alimentation, c'est bien mais quand elle ne sert pas, c'est bien qu'elle ne consomme pas...et justement, les firmwares des repraps disposent d'une fonction particulièrement intéressante : le suicide (G-Code M81)

Au démarrage de l'imprimante, la carte de commande de l'Ultimaker (ou n'importe quel Reprap supportant la fonctionnalité) place une entrée / sortie à l'état haut, une fois le travail d'impression terminé, l'état de la porte repasse à 0, il est alors assez simple de venir commuter un relais pour couper définitivement l'arrivée de courant dans l'alimentation, l'empêchant alors de gaspiller du courant et l'isolant du secteur...

J'ai développé une carte de commande basée sur celle de Daid avec quelques fonctions en plus :

• La fonction de suicide est débrayable à l'aide d'un interrupteur
• Le pilotage de ventilateur supplémentaire (ex: pour les moteurs pas à pas)
• Le pilotage de barrette de led avec fusible de protection
• Un fonction d'arrêt d'urgence / extinction qui coupe le courant immédiatement
• La génération du 12V utilisé pour le ventilateur de l'Ultimaker est ... naze, un pauvre 7812 qui passe son temps à chauffer, impossible d'imaginer alimenter les barettes de led et les ventilateurs des moteurs avec ça...
• Des fusibles de protection pour chacun des éléments

Voici le schéma de principe :

Et le PCB avec les explications :

Explications du fonctionnement

Pilotage de la tension du secteur

ATTENTION: Ce montage est relié directement au secteur, c'est donc potentiellement dangereux, prenez toutes les précautions d'usage...

La tension du secteur arrive directement sur le bornier P_IN et ressort par P_OUT en passant par le relais K1 ou K3 (j'ai prévu l'utilisation d'un relais standard ou statique, à votre convenance...).
Sur le couple START_0 / START_1 est relié un interrupteur poussoir (minimum 220V / 3A) qui permet de faire passer le courant dans l'alimentation 24V, alimentant alors la carte de commande de l'Ultimaker, cette dernière force alors un état haut sur la broche A1 qui arrive via le connecteur SV1 sur notre carte de suicide, forçant le relais à coller via T1 et laisser passer le courant du secteur dans l'alimentation par le relais, en relâchant le bouton poussoir, le relais reste collé...

Vous remarquerez que même si l'interrupteur de débrayage SUICIDE est ouvert, l'état haut est forcé par R2 sur la base de T1 lui permettant d'être passant et de faire coller le relais.

• Il faut impérativement utiliser pour D3 une diode de type schottky
• D1 est une diode de roue libre obligatoire si vous ne voulez pas voir le transistor T1 faire des signaux de fumée.
• Vous pouvez utiliser un relais 5 ou 12V au choix simplement en positionnant un cavalier au bon endroit sur SELECT.
• Un fusible est prévu pour la tension du secteur, je vous conseille d'en mettre un de 3A (pour une tension secteur de 220V, pour du 110V, prévoyez le double), c'est largement suffisant pour protéger une alimentation de 400W.
• Pour le bouton poussoir d'allumage, prenez-en un suffisamment costaud de 3A (voir point plus haut relatif à la tension secteur) pour encaisser le courant à l'allumage et n'oubliez pas qu'il est relié à la tension du secteur donc pensez à isoler sa connectique.
• À cause de la tension du secteur, le montage doit être isolé dans un boitier en plastique, n'hésitez pas à apposer un avertissement dessus afin de rappeler le risque

Pilotage des ventilateurs / leds et protection

Via les interrupteurs branchés SWITCH_0 et SWITCH_1, vous pouvez piloter des ventilateurs pour les moteurs pas à pas et des barettes de leds branchées respectivement sur FAN_1 / FAN_2 et LIGHT_1 / LIGHT_2, j'ai aussi mis une protection sous forme de fusible pour ces éléments, dimensionnez les fusibles en fonction de votre installation.

Pour piloter les ventilateurs et les leds, j'ai besoin d'une tension de 12V, or, comme dit plus haut, la carte de l'Ultimaker génère du 12V mais ce n'est pas vraiment une bonne solution de l'utiliser car il chauffe énormément, j'ai prévu l'utilisation d'une carte fille utilisant un régulateur à découpage permettant de générer 12V@3A directement via le 24V de l'alimentation.
Pour ne pas compliquer le montage, j'ai utilisé une carte abaisseur de tension à découpage générant le 12V depuis les 24V de l'alimentation trouvé sur DealExtreme, elle possède un excellent rendement et est plutôt de bonne qualité (hormis la diode schottky qui n'a pas faite long feu).

Pour la brancher sur le PCB, voici les codes couleurs des pattes (référez-vous à la vue du PCB plus haut) :

Note: vous n'êtes pas obligé d'utiliser la carte fille, j'ai prévu la place pour ajouter un 7812 uniquement si l'intensité demandée n'est pas trop forte...

Toutes les valeurs des composants sont spécifiées, ils sont tous traversant donc pas vraiment de difficulté pour réaliser cette carte... Les fichiers au format Eagle sont joint avec cet article.

L'arrêt d'urgence

Le fonctionnement de l'arrêt d'urgence est simple, l'appui sur le bouton force un état bas sur la base de T1, ce dernier arrête alors d'être passant, le relais se décolle, le courant n'arrive plus et tout s'éteint, ça y est, c'est fini, on en parle plus...Et non, malheuresement, ce n'est pas si simple à cause de l'inertie de l'alimentation dû à ses condensateurs et ses selfs surgonflés, un bref appuie sur l'arrêt d'urgence ne suffit donc pas à stopper net l'ensemble et j'ai dû modifier mon circuit d'arrêt d'urgence.

En fait, mon bouton d'arrêt d'urgence n'est pas relié à la carte ci-dessus mais à la commande d'un relais monté en série avec le courant issue de la sortie de l'alimentation de 24V et une grosse résistance de puissance de 1W, il laisse passer le courant au repos, un appui sur le bouton, va faire coller le relais qui va alors s'autoalimenter. Le courant résiduel de l'alimentation est alors dérivé dans ce relais et déchargé très rapidement dans la résistance de puissance, ainsi, un bref appui suffit à couper l'arrivée de courant immédiatement.

Selon votre alimentation, il est possible que vous n'ayez pas à ajouter ce montage supplémentaire.

Une boite

Voici une boite dans laquelle vous pourrez ranger cette carte, imprimez la de préférence en PLA car en ABS, vous aurez de gros soucis de rétractation.

Le source au format OpenSCAD est disponible sur GitHub : OpenSCAD_Things / Ultimaker / Suicide Case

Dans un prochain article, j'expliquerai comment j'ai intégré cette boite et tout le reste dans l'Ultimaker.

Conclusion

La carte est intégrée depuis quelques temps maintenant et aucun souci, c'est vraiment pratique, surtout avec une alimentation aussi puissante, ça à un côté plutôt rassurant...

Concernant l'intégration dans l'imprimante de tout ce joli monde, ce sera l'occasion d'un prochain article...

Mes déboires avec l'impression d'une pièce en ABS m'ont conduit à revoir de nouveau le lit chauffant. Ma première modification concernant le lit chauffant fût d'en faire une version avec du verre à insert, malheureusement, ce verre n'était pas parfaitement plan mais très légèrement bombé ; impossible d'imprimer correctement dessus.

Le verre à insert coûtant une fortune, j'ai cherché une solution alternative et me suis tourné tout bêtement vers du verre standard mais après 2 casses proche des 115ºC, j'ai bien aperçu les limites du verre standard, je me suis alors mis à la recherche d'un petit four d'occasion afin d'en récupérer la porte généralement en verre. Un petit tour sur leboncoin plus tard, un petit peu de route et me voilà avec un four micro-onde HS et un petit four d'appoint que j'ai eu pour une bouchée de pain, démontage, collecte des divers éléments intéressants et me voilà avec 2 vitres résistantes à des températures bien au delà de ce dont j'ai besoin...

Le hic, c'est qu'il faut les découper. Je me lance dans la découpe et là, paf ! : je finis dans les 2 cas avec mille morceaux de verre, tous les verres ne se découpent pas et ceux là en font très certainement partie...

J'ai épuisé toutes les solutions avec le verre, l'utilisation d'un lit chauffant en aluminium est alors devenue une évidence : conductivité thermique parfaite (comparé au verre, c'est le jour et la nuit) et surtout, absolument aucun risque de casse... J'ai d'abord commencé en récupérant de l'aluminium de 3mm découpé aux bonnes cotes chez Weber Métaux. Perçage, taraudage, mais malheureusement, la plaque est très très légèrement gondolée (décidément) et est donc inexploitable. La rectification n'est pas facilement envisageable avec une telle épaisseur ; il va donc falloir voir plus épais.

N'ayant pas le matériel nécessaire pour usiner de l'aluminium, j'ai trouvé une personne qui pourrait me le faire. Quelques temps plus tard, je reçois mon nouveau lit chauffant...

Celui-ci fait environ 6mm d'épaisseur, sa surface supérieure est rectifiée, et possède bien sûr les oblongs pour le tenir sur son support. La plaque à des bords arrondis et une rainure est faite en dessous afin de glisser le capteur de température au cœur de la pièce.

Un peu de perçage / taraudage de mon côté et voilà le nouveau lit chauffant prêt à être monté, le capteur de température est mis dans sa rainure :

Le lit chauffant, le panneau avant avec la led montée et le câblage positionné :

Comparaison des courbes de montée en température

Ci-dessous, les courbes de montée en température des différents lits chauffants que j'ai testé : le verre à insert de 4mm, le verre standard de 3mm et l'aluminum d'environ 6mm d'épaisseur.
C'est la température relevée à proximité du PCB qui est prise et non celle mesurée sur la surface du lit.

Pour les courbes représentant la chauffe du verre, j'ai volontairement arrêté de chauffer et stoppé les mesures arrivé aux alentours de 60ºC.

Le modèle sur GitHub / Hugokernel.

Conclusion

En théorie, je ne devrais plus être embêté équipé avec ce lit chauffant qui fonctionne parfaitement depuis maintenant quelques semaines...
La seule chose qui devrait être mise à jour est le positionnement de la sonde de température qui est beaucoup trop proche de la source de chaleur, la régulation en est forcément biaisée...

Mes déboires avec l'impression d'une pièce en ABS m'ont conduit à revoir de nouveau le lit chauffant. Ma première modification concernant le lit chauffant fût d'en faire une version avec du verre à insert, malheureusement, ce verre n'était pas parfaitement plan mais très légèrement bombé ; impossible d'imprimer correctement dessus.

Le verre à insert coûtant une fortune, j'ai cherché une solution alternative et me suis tourné tout bêtement vers du verre standard mais après 2 casses proche des 115ºC, j'ai bien aperçu les limites du verre standard, je me suis alors mis à la recherche d'un petit four d'occasion afin d'en récupérer la porte généralement en verre. Un petit tour sur leboncoin plus tard, un petit peu de route et me voilà avec un four micro-onde HS et un petit four d'appoint que j'ai eu pour une bouchée de pain, démontage, collecte des divers éléments intéressants et me voilà avec 2 vitres résistantes à des températures bien au delà de ce dont j'ai besoin...

Le hic, c'est qu'il faut les découper. Je me lance dans la découpe et là, paf ! : je finis dans les 2 cas avec mille morceaux de verre, tous les verres ne se découpent pas et ceux là en font très certainement partie...

J'ai épuisé toutes les solutions avec le verre, l'utilisation d'un lit chauffant en aluminium est alors devenue une évidence : conductivité thermique parfaite (comparé au verre, c'est le jour et la nuit) et surtout, absolument aucun risque de casse... J'ai d'abord commencé en récupérant de l'aluminium de 3mm découpé aux bonnes cotes chez Weber Métaux. Perçage, taraudage, mais malheureusement, la plaque est très très légèrement gondolée (décidément) et est donc inexploitable. La rectification n'est pas facilement envisageable avec une telle épaisseur ; il va donc falloir voir plus épais.

N'ayant pas le matériel nécessaire pour usiner de l'aluminium, j'ai trouvé une personne qui pourrait me le faire. Quelques temps plus tard, je reçois mon nouveau lit chauffant...

Celui-ci fait environ 6mm d'épaisseur, sa surface supérieure est rectifiée, et possède bien sûr les oblongs pour le tenir sur son support. La plaque à des bords arrondis et une rainure est faite en dessous afin de glisser le capteur de température au cœur de la pièce.

Un peu de perçage / taraudage de mon côté et voilà le nouveau lit chauffant prêt à être monté, le capteur de température est mis dans sa rainure :

Le lit chauffant, le panneau avant avec la led montée et le câblage positionné :

Comparaison des courbes de montée en température

Ci-dessous, les courbes de montée en température des différents lits chauffants que j'ai testé : le verre à insert de 4mm, le verre standard de 3mm et l'aluminum d'environ 6mm d'épaisseur.
C'est la température relevée à proximité du PCB qui est prise et non celle mesurée sur la surface du lit.

Pour les courbes représentant la chauffe du verre, j'ai volontairement arrêté de chauffer et stoppé les mesures arrivé aux alentours de 60ºC.

Le modèle sur GitHub / Hugokernel.

Conclusion

En théorie, je ne devrais plus être embêté équipé avec ce lit chauffant qui fonctionne parfaitement depuis maintenant quelques semaines...
La seule chose qui devrait être mise à jour est le positionnement de la sonde de température qui est beaucoup trop proche de la source de chaleur, la régulation en est forcément biaisée...

...et cette fois ci, il n'est pas content !

Ce projet à pour but de fabriquer une bestiole à 6 pattes et de la faire marcher sans l'aide de quiconque. Pour certain d'entres vous, le nom “Bleuette” vous est peut être familier, en fait, c'est une féminisation de Bleuet, le robot de la série FX, Effet spéciaux, nous n'avons aucun rapport avec cette série mais on s'est dit que le pauvre Bleuet devait se sentir seul et qu'il faudrait lui fabriquer un congénère et puis tant qu'à faire femelle… :) extrait de la page du wiki sur Bleuette

Le projet s'est arrêté il y a quelques années faute d'avoir trouvé une solution robuste pour le pivot de chaque patte, sur notre prototype, il était réalisé en bois mais nous voulions une autre matière plus robuste. Le projet est bien sûr OpenSource / OpenHardware.

Plus d'informations sur la première version :

• Information sur Bleuette
• Sa construction
• Ses premiers pas

Le logiciel

De grosses modifications vont être faite sur la partie logiciel par rapport au plan initial, sur la première version de Bleuette, c'est une carte à base de PIC qui devait être développé from scratch et exécuter le noyau temps réel PICOS18 mais afin de simplifier la prise en main, une carte Arduino sera le cerveau de l'engin et une carte fille développée par mes soins en 2006 pour Bleuette sera utilisée pour piloter les 12 servos de manière parfaitement synchrone.

La nouvelle structure

Dans ses premières versions, Bleuette était réalisé en Plexiglas, découpé à la scie sauteuse et à la scie à chantourner, un vrai boulot, long et pénible avant de nous rendre compte des limites de cette matière : elle est cassante et se raye facilement.

Puis, nous avons pu faire découper gracieusement toutes les pièces (patte et corp) en Lexan par http://jegrave.fr/, merci Jean-Louis pour le boulot, cette matière est beaucoup plus solide, ne se casse pas et résiste incroyablement bien à la torsion mais nous n'avions toujours pas de réelle solution pour les supports de pattes autre que le bois...

Et depuis, plus rien, quelques années se sont écoulées et, depuis, l'impression 3D s'est considérablement développée, au point d'être devenue attractive pour les particuliers et intéressante pour un projet comme Bleuette, l'achat d'une l'Ultimaker à été guidé par l'arrière pensée de pouvoir enfin finir ce projet et là, plus aucun souci concernant le pivot : il sera comme toute le reste : en PLA.

Tous les plans de Bleuette ont été refait à l'aide de OpenSCAD, un dépôt GitHub à été créé à l'occasion pour partager tous les documents inérant à la fabrication du robot.

Le corps de Bleuette modélisé avec OpenSCAD

Son corps étant trop grand pour être imprimé en une seule fois sur la surface de mon imprimante 3D, j'ai développé une librairie OpenSCAD qui permet de découper des pièces avec un motif en queue d'arronde (dovetail), ainsi, le corps sera réalisé en 3 tronçons qui seront emboités les uns aux autres et enfin définitivement bloqués à l'aide de tiges filetées.

La suite

Pour le moment, la dernière section (partie haute et basse) est imprimé, ça à pris environ 13h d'impression, j'imprime à 50mm/s pour avoir la meilleure qualité possible, 1 patte est fonctionnelle pour le moment, le design n'est pas figé encore, j'y apporte quelques corrections...

Avancement du moment avec le test de la cinématique du mouvement de la patte :

Todo liste mécanique :

• Correction des entretoises des pattes
• Ajout d'un support pour une tête
• Bout des pattes avec capteurs d'appuis

Restez connecté à Bleuette !

Il est possible de suivre l'avancée de Bleuette via différent moyen :

• Le dépôt de source sur Github
• Mon compte twitter
• Ici même...

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.