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Réalisation imprimante 3D

Posted by Patrick 47 
Réalisation imprimante 3D
September 16, 2012 12:17AM
Je suis prof d'usinage dans un lycée en Aquitaine, je vais réalisé une imprimante avec mes élèves de productique (Classe de 1 TU)
Les photos de l'imprimante sont sur flickR

[www.flickr.com]

ELEMENTS de L'IMPRIMANTE 3D

4 moteurs Pas à Pas
Chauffage plateau
Chauffage buse
Ventilateur dessus pièce extrudée
Ventilateur imprimante
Eclairage intérieur
Arrêt d'urgence


Capteurs

6 fin de courses axes X,Y et Z
1 capteur fil coupé
2/3 sondes de température


[www.flickr.com]

Cette imprimante est prévue pour extruder du fil PLA, mais elle pourra extruder aussi plein d'autres choses, 
comme par exemple du chocolat (pour faire des sculptures en chocolat, faire des écriture sur des gâteaux), il suffira de changer le module sur l'axe Z.

Voici quelques caractéristiques (modifiables en cours de fabrication) de cette imprimante.

Surface au sol: 637 mmx 837 mm.
Hauteur: 750mm.
Dimension du plateau: 350 mm x 350 mm.
Cours axe X et Y: 350 mm.
Déplacement axe Z: 250 mm (facilement modifiable).
Motorisation axe X,Y,Z: 3 moteurs pas à pas identiques, couple de blocage = 21 kg.cm (Type 57BYGH405A, REF 6157-14).
Motorisation extrudeur, moteur Pas à pas , couple de blocage = 9 kg.cm (type 57BYGH201,REF 6157-3).
Traction du fil PLA par deux molettes motorisées.
Réglage de la pression des molettes par un poussoir à ressort, course de 10 mm, élasticité du ressort de 12N à 57N.

Capteur fin de course axe X,Y,Z et détection présence fil : capteur mécanique.
Plateau chauffant: 4 HS Resistor Arcol HS15.
Capteur de température du plateau et de la buse: Thermistance CNT 100K.
Refroidissement de la pièce en cours d'extrusion: ventilateur 80mm x 80mm x 25mm (non présent dans la présentation)
Chauffage de la buse: Résistance chauffante 3W/6,4Ohms.
Dimension diamètre extrusion buse entre 0,3 et 0,5 mm.
Axes de guidage: diamètre 12h6.
Guidage: Douille à billes massive, avec joint et regraissable.
Transmission déplacement axe X,Y et motorisation extrudeur: Courroies et poulies dentées "AT5" (Binder Magnetic), pas de 5 mm, épaisseur des courroies de 2,7 mm, largeur 10 mm.
Transmission  déplacement axe Z: Vis trapézoïdale, diamètre 10 mm, pas à droite de 3 mm, écrou en bronze, montage sur 2 roulements à billes à contact oblique, roulement 1 (12x32x10) roulement 2 (20x42x12).
Tension des courroies , montage sur axe de 6 mm, avec coussinet autolubrifiant à collerette, réglage de la tension = +/- 10mm
Liaison entre courroie, axe de 6 mm avec joint de cardan de precision protégés par des soufflets.  
Isolation guidage plateau / plateau chauffant et module extrusion du PLA: isolation sans pont thermique avec éléments en PEEK.

Le châssis est réalisé avec des profilés "Elcom" de 60 mm x 40 mm.
Il faut encore prévoir des carénages, et certainement encore des petits et peut-être des gros détails....
Re: Réalisation imprimante 3D
September 16, 2012 01:58AM
Salut,
Tout d'abord merci de partager ton dessin avec nous,

Il est très beau,ceci dit j'ai une pitite question...

Pourquoi faire bouger un plateau en X et Y qui est censé être lourd et avoir de l'inertie plutôt que faire bouger la tête elle-même,
de plus ta machine prendra plus de place car il faut faire bouger un plateau entier, donc tu doubles la largeur et longueur du plateau en course.
C'est juste de la curiosité, je pense qu'il y a une raison derrière mais je vois pas dans l'instant...

Sinon ca marchera nickel puisque les douilles a billes et des NEMA 23 sont une combinaison explosive winking smiley
Tu as trouvé un endroit ou acheter des vis a billes pas cher?
Re: Réalisation imprimante 3D
September 16, 2012 06:35AM
Comme l'a déjà dit Ghunt, faire bouger le plateau au lieu de la tête va fortement limiter l’accélération et donc la vitesse d'impression, de plus l'extrudeur type "bowden" avec moteur déporté a été conçu pour minimiser l'inertie de la tête. Ici elle est immobile il n'y a donc aucun avantage. Il faudrait mettre l'extrudeur à la place du plateau et visse-versa.
De cette façon seule la tête à faible inertie bouge en X et Y et le plateau bouge en Z, comme sur une Ultimaker : [youtu.be] ce qui permet d’atteindre des vitesses d'impression très élevées.

L'extrudeur est très bien foutu mais il faudrait un facteur de réduction plus important, vu le diamètre des roues qui poussent le fil.
Re: Réalisation imprimante 3D
September 18, 2012 12:17AM
Bonjour Petrus et Ghunt,

Vous avez raison, c'est le plateau qui se déplace en X et Y, j'ai donc une surface au sol plus importante.
J'ai aussi plus d'inertie, mais avec cette machine sur l'axe Z je peux mettre un module d'extrusion de fil plastique...ou autre chose, peut-être un module d'extrusion de chocolat, ou un module pour faire de la décoration en sucre sur des gâteaux d'un diamêtre maxi de 350 mm..., une mini perceuse pour de la gravure....

Voilà pourquoi j'ai placé sur l'axe Z le porte module "extrusion".
Concernant l'extrudeur, le pignon moteur à 15 dents et le recepteur 54 dents, cela fait un rapport de 1/3, c'est pas trop mal.
Le moteur est un "pas à pas", je pense que le pilotage permettra une bonne précision dans le déplacement du fil.

Pour les douilles à billes, elles sont à 35€ pièce, mais avec joints et regraissable.

J'ai commencé l'usinage des pièces avec mes élèves, déjà 3 pièces pour la première semaine, demain peut-être encore 2!

Il en reste encore.....55....
Mais je pense qu'il me faudra bien deux ans pour qu'elle fonctionne.

A bientôt,
Attachments:
open | download - Presentation_imprimante_3D pour WEB.pdf (385.5 KB)
Re: Réalisation imprimante 3D
September 18, 2012 01:56AM
Un autre défaut possible que je perçois, c'est qu'avec une telle longueur de tube "bowden" entre l'extrudeur et la tête chauffante, tu va avoir des problèmes de délai important entre l'arrêt/démarrage de l'extrusion (coté moteur) et le moment où ça prend vraiment effet en sortie de la buse.
Ça peut poser des problèmes de qualité des pièces imprimées.


Most of my technical comments should be correct, but is THIS one ?
Anyway, as a rule of thumb, always double check what people write.
Re: Réalisation imprimante 3D
September 18, 2012 03:24AM
La position de l'extrudeur n'est pas fixe , je peux le mettre beaucoup plus près de la buse.

Il faut que je fasse des essais, mais pour le moment je n'ai pas de fil PLA n'y de tube.
Il faut que j'usine les pièces aussi.
Je note la remarque. Merci.

Je pense qu'il y a d'autres petits problèmes, je n'ai jamais utilisé d'imprimante 3D, j'ai dessiné l'imprimante en piochant des idées et des princiques sur la multitude de sites avec des imprimantes 3D.
Re: Réalisation imprimante 3D
September 18, 2012 03:32AM
La position de l'extrudeur n'est pas fixe, il peut être beaucoup plus près de la buse chauffante.
Re: Réalisation imprimante 3D
September 18, 2012 08:37AM
Bravo pour la qualité des usinages, ça se voit qu'il y a du matos dans ton établissement :-)

Je confirme que l'intérêt du bowden est limité si on n'est pas à la recherche de la rapidité d'impression.
Des problèmes de retract et/ou de oozing sont à prévoir.
Problèmes que j'ai pu résoudre (et pas complètement) en poussant mes déplacements à 200mm/s (le plastique n'a plus le temps de oozer)

Etant donné le choix de déplacement du plateau à la fois en X et en Y, la mécanique risque de prendre cher (ou de couter un bras).

Pourquoi ne pas imaginer un porte outil avec un montage plus traditionnel de l'extrudeur. Rentré au garage, le chariot pousserait le plastruder dans son compartiment, puis irait chercher soit chocotruder ou un porte-dremel ou une ventouse pick and place ...
Re: Réalisation imprimante 3D
September 18, 2012 12:11PM
Patrick 47 Wrote:
-------------------------------------------------------
> Concernant l'extrudeur, le pignon moteur à 15
> dents et le recepteur 54 dents, cela fait un
> rapport de 1/3, c'est pas trop mal.
> Le moteur est un "pas à pas", je pense que le
> pilotage permettra une bonne précision dans le
> déplacement du fil.

Sur mon extrudeur, j'ai une réduction de 1/6 avec une roue crantée de 8mm de diamètre qui pousse le filament de 3mm. Lorsque j’imprime par couche de 0,1mm le moteur tourne déjà très lentement. la précision est suffisante, mais je pense qu'avec un rapport de 1/3 et des roues crantées bien plus grandes, la précision sera limitée.
Re: Réalisation imprimante 3D
September 18, 2012 01:04PM
Je peux encore faire une réduction sur les deux autres poulies.
Le moteur pas à pas est normalement pilotable en 1/16 trs + autre chose...., donc 1/16 et un rapport de 1/3 je pense que la precision sera bonne.
Il faut dire que je n'ai jamais utilsé une imprimante 3D....

bowden = c'est quoi?

plus le temps de oozer = C'est quoi?

oozing = c'est quoi?

Je suis un débutant sur imprimante 3D.

Merci pour les infos et les remarques sur ma conception, je peux encore faire des modifications sur les principes de cette imprimante.

Encore merci pour l'aide.
Re: Réalisation imprimante 3D
September 18, 2012 10:41PM
bowden : c'est le fait que ton extrudeur (la partie moteur) ne soit pas en contact direct avec le hot-end (la buse chauffante) et passe par une gaine. Un cable de frein est monter en bowden par exemple.

oozing, pas de le temps de oozer : c'est l'action de la gravité sur le fil chauffé, quand tu chauffe le filament la gravité agis et le fait couler par la buse même sans le pousser, et donc quand on imprime, entre chaque poussée de filament pour la dépose, on retracte le filament pour éviter d'avoir des fils là où on ne veut pas de matière, mais en bowden si la gaine est trop longue il va y avoir une trop grande latence entre le moment où ton moteur va retracter et le moment ou le filament va vraiment se rétracter de la buse. Donc plus le temps de oozer c'est aller plus vite pour éviter à la goutte de couler.


Voilà, j'espère que je suis clair, il est tôt. smiling smiley


[www.thingiverse.com]
Re: Réalisation imprimante 3D
September 19, 2012 09:30AM
Une question sur la gaine et le fil....

Qu'elle est le jeu entre la gaine et le fil... normalement.

Le fil c'est du PLA, mais la gaine, elle vient d'où.

Voici la pièce usinée ce matin, il faut encore enlever le talon
(REP59, Bride reprise support module axe Z.
Attachments:
open | download - REP 59 vue 1.jpg (372.7 KB)
Re: Réalisation imprimante 3D
September 19, 2012 12:49PM
La gaine c'est un tube en PTFE que tu peux trouver ICI ou .


[www.thingiverse.com]
Re: Réalisation imprimante 3D
September 21, 2012 06:43AM
J'ai vu ici : http://reprapworld.com/?products_details&products_id=166&cPath=1595_1616

Les tubes PTFE font 4 mm de diamètre intérieure pour un fil de 3mm.

EDIT : réponse doublon, pomalin est plus rapide que moi !

Edited 1 time(s). Last edit at 09/21/2012 06:44AM by pyroboynroses.
Re: Réalisation imprimante 3D
September 21, 2012 11:44AM
Merci pour l'info du diamètre du tube PTFE,

Il me faudrait un bout de PTFE et un bout de PLA pour voir, les ajustements de mes guides tube et pour les molettes de l'extrudeur.
L'imprimante 3D n'extrudera pas avant 16 mois...
Alors j'ai du temps, mais je commence à usiner les pièces de l'imprimante avec mes élèves (4 pièces sur 60...).
Usinage des pièces Imprimante 3D

A bientôt.
Re: Réalisation imprimante 3D
September 23, 2012 07:52AM
Depuis ce dimanche, les plans des pièces pour l'imprimante 3D sont terminés et disponibles sur
http://www.flickr.com/photos/79528964@N03/sets/72157631603452281/]Plans de fabrication[/url]

Disponible aussi pour SolidWorks, sur demande.
Re: Réalisation imprimante 3D
September 25, 2012 12:18AM
Re: Réalisation imprimante 3D
September 29, 2012 02:32AM
Pour la motorisation de l'imprimante 3D je prends les moteurs chez "SELECTRONIC"
J'ai dessiné pour un axe de 6,35 mm et des entraxes de fixation 47,14 mm, donc:

Moteurs Axe X, Y et Z :Axe X, Y et Z

Moteur Extrudeur :Extrudeur

Taille NEMA 23
Type : Bipolaire/unipolaire

J'espère qu'ils seront assez costaud pour les axes X, Y et Z.
Pour l'extrudeur, je pense que ça ira.

Par contre au niveau du branchement : unipolaire / bipolaire, je n'ai aucune idée.

Il faut que je trouve une carte "controleur moteur Pas à Pas", il y a du choix, donc le choix est difficile.

La suite des pièces mécaniques s'usinent lentement, mais surement, déjà 7 pièces sur ...63.
Usinages

A bientôt.
Re: Réalisation imprimante 3D
October 15, 2012 04:14PM
Bonsoir,

Je viens de regarder vos plans sur Flickr, quelque chose m'inquiète un peux. L'utilisation de 4 résistances pour le chauffage ne risque-t-elle pas de créer des points de chauffe sur le plateau ? À moins que vous utilisiez une plaque de cuivre très épaisse, j'ai peur que la température ne soit pas suffisament homogène. Avez-vous fait une simulation ?

--
Lucas
Re: Réalisation imprimante 3D
October 16, 2012 02:21AM
Bonjour,

Je n'ai pas fait de test, c'est ma première imprimante, la plaque c'est de l'aluminium épaisseur de 5 mm.
Il faut peut-être plus de resistance, mais pour le moment je n'ai pas encore réalisé la plaque.
Merci pour la remarque.
Dès que possible je fais des tests.

Patrick.
Re: Réalisation imprimante 3D
October 16, 2012 02:29AM
La commande des composants électriques et mécaniques est passée, (via le lycée), j'ai déjà reçu les 4 moteurs Pas à Pas.
Le reste ne va pas tarder.

Il faudra que je test la buse, le principe de l'extrudeur, le plateau, et le reste, mais il faut attendre que les élèves usines les 64 pièces.....donc dans ++++ mois.
Re: Réalisation imprimante 3D
October 16, 2012 08:34AM
Concernant la plaque, peut etre pouvez-vous faire réaliser dans votre établissement un PCB de la taille du plateau contenant une grande piste faisant office de resistance chauffante ? C'est la methode courament utilisée.

Cf :
• [reprap.org]
• [reprap.org]
Re: Réalisation imprimante 3D
October 16, 2012 09:00AM
Pour la grande piste "résistance chauffante c'est possible.
Je peux coller la piste sous le plateau, avec certainement une isolation électrique entre les bandes et la plaque en Alu.

Il faut que je trouve des résistances en bande à coller.
C'est une solution réalisable.
Re: Réalisation imprimante 3D
October 16, 2012 09:38AM
L'alu est un très bon thermoconducteur, il devrait pas y avoir de problème avec un chauffage par 4 points a mon avis, évidement un PCB ou une solution plus distribuée ferait tout aussi bien l'affaire..

Il parait même que certain font mumuse avec des Peletiers...
Re: Réalisation imprimante 3D
October 16, 2012 09:54AM
Il faut faire des essais pour le chaffage et le reste.....
Mais pour le moment il faut usiner.........

Le principe; il faut que je fasse le maximum d'usinage avec mes élèves, j'espère que j'aurai assez de temps..
Re: Réalisation imprimante 3D
October 16, 2012 01:16PM
Pour ce qui est du controle, le plus simple est d'utiliser une solution " toute faite"

comme les electroniques " sanguinololu" ou "Ramps" ( il en existe d'autres)
[reprap.org]
[reprap.org]

C'est la méthode la plus simple pour ne pas trop s’embêter avec l'electronique, surtout qu'apparemment le but du projet est plutot axé usinage / mécanique.


pour ce qui est du plateau , j'au sur ma reprap 4 petites resitance sur un bed en alu de 3mm, l'inertie thermique est énorme, et la température tres régulière sur le plateau.
Re: Réalisation imprimante 3D
October 16, 2012 03:19PM
Super pour le plateau, pour notre 3D, le plateau fera 5 mm d'épaisseur, je pense que ce sera bon pour l'inertie thermique.
Pour la partie électronique, je pense que j'ai le temps de me prendre la tête pour la faire...
J'aime l'usinage et la conception mais aussi le cablage électronique, j'ai un peu de temps pour réfléchir sur le principe et sur Reprap il y a de l'aide. (SNOOTLAB avec ARDUINO).

J'ai reçu les 4 moteurs Pas à Pas, maintenant je peux réfléchir sur le cablage des moteurs.

Il faut?.......

un interpolateur de Gcode pour Arduino, et la plus rapide et fonctionnelle semble Grbl (Pilotage avec GRBL)(d'après les sites sur internet), 4 contrôleurs pour moteurs pas à pas.

Il faut faire la régulation du plateau chauffant, de la buse, de la vitesse de l'extrudeur.
Pour les fichiers pièces, j'ai SolidWorks, donc je peux faire des fichiers STL et utiliser pour ReplicatorG pour les transfert vers la 3D.

J'espére que le projet est réalisable.....

A+

Patrick.
Re: Réalisation imprimante 3D
October 26, 2012 05:29AM
Voilà les vacances, avec mes élèves de productique nous avons bien usiné, 16 pièces, il en reste encore 44....
Les pièces du commerce arrivent par petit groupe.
L'usinage, les élèments du commerce sont visibles sur Les détails de la fabrication

Maintenant je réalise le pilotage, petit problème, j'ai des moteurs de 3A, ce que je vois sur internet pour le pilotage, c'est un pilotage pour des moteurs de 2A.

Je pense utilisé un Arduino + Ramps 1.4 ULTIMATE KIT incl SD Ramps and wiring Mendel RepRap (112€ sur eBay)
Pour le pilotage de la 3D,
et le firmware Sprinter. Firmware, pour les fichiers pièces je prends ReplicatorG

Est-ce une bonne idée.

A bientôt.
Re: Réalisation imprimante 3D
October 26, 2012 03:54PM
Waaw, ça m'impressionne toujours autant l'usinage, belles pièces en tout cas grinning smiley
(d'ailleurs, si un jour tu avait du temps je serais curieux de pouvoir proposer une pièce à faire pour voir ^^)


évite peut-être juste ReplicatorG, il a été écrit pour d'autres machines (makerbot) au départ, et ça sera peut-être compliqué de le faire fonctionner pour la tienne, le plus simple (avec Sprinter) ça serait d'utiliser Slic3r et Pronterface (génération de .gcode et pilotage, respectivement).

Pour les moteurs je préfère laisser d'autres mieux placés y répondre, mais en voyant 3A je suppose que c'est des Nema23, est-ce vraiment nécessaire ? Ou au pire ils seront juste un peu sous-alimenté ?


about // flickr // wiki // thingiverse - cubehero - github // OpenEdge
Re: Réalisation imprimante 3D
October 27, 2012 03:35AM
Bonjour Emmanuel,

Merci pour tes réponses.

Pas de problème pour l'usinage d'une pièce réalisable sur les CN du lycée, il suffit d'un plan avec des cotes.

Dommage pour ReplicatorG, je vais regarder les autres pilotes.
De toutes façon, il suffit de faire des essais avec plusieurs systèmes.
Par contre pour la carte de pilotage il ne faut pas se tromper car c'est un certain investissement.

@+
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