A MOST Mendel Prusa RepRap - Version été 2013
A MOST Delta RepRap - Version été 2014 - version recommandée <500 $
L' imprimante 3D RepRap est un prototype d'identifiant RAP auto- répétitif qui utilise une méthode de fabrication connue sous le nom de modélisation par dépôt fondu (FDM) pour construire des objets physiques à partir de modèles informatiques 3D. Il s’agit d’ une technologie open source et elle est donc accessible à toute personne intéressée. Les utilisateurs et les constructeurs de technologies open source font partie d'une communauté mondiale et sont encouragés à peaufiner leurs conceptions, à réappliquer la technologie et à partager leurs découvertes et innovations avec cette communauté.
Contenu
Consommables - Électricité et Filament
L'imprimante RepRap utilise de l'électricité et du filament plastique pour produire des objets. Le filament est similaire à celui utilisé dans les désherbeurs (en fait, certaines personnes ont imprimé avec du filament pour désherbants) et est généralement fabriqué à partir d' ABS ou de PLA . Le filament est livré en bobines ou en bobines et est généralement vendu au poids. Deux diamètres de filament différents sont couramment utilisés, 1,75 mm et 3 mm.
Soupe à l'alphabet : STL, SCAD, g-code, oh mon Dieu !
Comme toute technologie numérique, l’impression 3D regorge d’acronymes et de jargon. Il ne s’agit pas d’une liste exhaustive, mais simplement d’une liste utile des plus souvent utilisés.
BIEN
Ce n'est vraiment pas aussi effrayant que ça en a l'air. Une nomenclature est simplement une liste des pièces requises.
SCAD
Un fichier SCAD est un fichier créé dans OpenSCAD , un logiciel permettant de créer des modèles solides de CAO 3D (Conception assistée par ordinateur). Il s'agit d'un logiciel gratuit et disponible pour Linux /UNIX, Windows et Mac OS X. OpenSCAD peut exporter des fichiers STL pour l'impression.
STL
Un fichier STL (attribué à STereoLithography) est un fichier qui décrit une forme 3D comme un ensemble de facettes contiguës (un ensemble de triangles connectés) et sert de fichier 3D fondamental à partir duquel les impressions sont réalisées.
g-code
Le G-code est un fichier ASCII qui sert de jeu d'instructions pour une impression donnée. Il s'agit essentiellement de la carte qui mène à un objet imprimé, indiquant à l'imprimante où et à quelle vitesse déplacer les axes, à quelle température régler la partie chaude et le lit chauffant et quoi faire une fois l'impression terminée. Le G-code est ce que le contrôleur d'imprimante traduit en action.
Tranchage
Le découpage est le processus de traduction d'un modèle logiciel 3D (un fichier STL) en g-code. Le slicer (logiciel de découpage) fait exactement ce à quoi il ressemble ; tout comme une trancheuse au rayon charcuterie, il prend une grande forme 3D décrite par un fichier STL et la coupe en fines couches consécutives dans la direction z (verticalement).
Contrôleur d'imprimante
L'imprimante MOST utilise le contrôleur d'imprimante Melzi . Le contrôleur de l’imprimante est le cerveau de l’entreprise. Il transforme le code G en action en gérant les moteurs pas à pas, en surveillant la température de l'extrémité chaude de l'extrudeuse et de la plate-forme de construction chauffée et informe l'utilisateur de l'état et des erreurs. Il s'appuie sur un type particulier de logiciel appelé « firmware ». Il existe plusieurs versions différentes du micrologiciel RepRap disponibles ; l'imprimante MOST utilise Repetier . Le micrologiciel est écrit dans une version de C++ conçue pour fonctionner avec les cartes de prototypage open source Arduino , sur lesquelles est basé le contrôleur d'imprimante Melzi. Le moyen le plus accessible de configurer le micrologiciel consiste à utiliser l'environnement de développement intégré (IDE) Arduino.
Arduino
Le contrôleur d'imprimante est construit autour d'une plate-forme électronique open source connue sous le nom d' Arduino . Les imprimantes RepRap n'ont été rendues possibles qu'avec l'avènement de l'Arduino ; nous ne ferions pas ce que nous sommes sans cette technologie exceptionnelle.
EDI Arduino
L' IDE Arduino est un logiciel utilisé pour développer des programmes à exécuter sur des cartes Arduino et Arduino.
Micrologiciel
Le firmware est en réalité un logiciel. Il s'agit d'un programme qui s'exécute sur le contrôleur de l'imprimante, traduisant le code G en action, gérant les entrées et fournissant des commentaires à l'utilisateur. Il est écrit en C++, il est donc lisible par l'homme, mais peut être intimidant pour les non-initiés. Il est nécessaire de se familiariser avec des parties limitées du micrologiciel car il existe des mises à niveau régulières et avec une plus grande expérience avec l'imprimante, les utilisateurs voudront peaufiner leur imprimante, ce qui nécessite vraiment d'ouvrir le micrologiciel.
Extrusion
L'extrusion est un processus dans lequel un matériau est poussé à travers une filière pour former une forme continue ou semi-continue ayant une section transversale déterminée par la forme de la filière. Dans le cas de l'imprimante RepRap, l'extrusion ne produit qu'un filament de plus petit diamètre, mais augmente surtout la température du filament de telle sorte qu'il fusionne avec le filament déposé avant lui (d'où FDM). La forme de l'objet produit par l'imprimante est déterminée par le trajet de la buse de l'extrudeuse sur la plateforme de fabrication.
Extrudeuse
L'extrudeuse d'imprimante MOST est une extrudeuse basée sur un câble Bowden (extrudeuse Bowden). L'extrudeuse RepRap est composée de deux parties, une extrémité chaude et une extrémité froide. L'extrémité froide est l'entraînement de l'extrudeuse, où le filament à température ambiante est pincé entre un rouleau texturé et un rouleau libre et forcé dans l'extrémité chaude. À l'extrémité chaude, le filament est chauffé juste avant d'être extrudé sur la plateforme de fabrication ou sur l'objet à imprimer. Il existe un certain nombre de conceptions différentes de composants d'extrudeuse, l'imprimante MOST Prusa est conçue pour un filament de 3 mm et utilise un lecteur Wade ; le MOST Delta est conçu pour un filament de 1,75 mm et utilise un lecteur Airtripper. Les deux utilisent une extrémité chaude à tête en J avec une buse de 0,5 mm.
Câble Bowden
Un câble Bowden est un câble flexible contraint dans une gaine (tube) de telle sorte que le câble peut se déplacer d'avant en arrière et peut même être comprimé dans une certaine mesure puisqu'il est empêché de se plier par la gaine. Nous utilisons un câble Bowden pour permettre de séparer l'extrudeuse et le hot end. De cette façon, seule la partie chaude réelle doit être déplacée sur le lit d'impression et l'extrudeuse lourde repose sur le côté. Cela permet une impression plus rapide.
Engrenage d'entraînement
Boulon fraisé Le boulon fraisé est la partie texturée de l'entraînement de l'extrudeuse. Il comporte des dents qui s'enfoncent dans le filament afin que le couple produit par un moteur pas à pas se traduise en mouvement linéaire dans le filament. ( Le taillage est une méthode d'usinage couramment utilisée pour produire des engrenages. Tous les engrenages du RepRap sont imprimés à la place.) Le MOST Prusa utilise un boulon taillé dans son extrudeuse Wade.
Pignon d'entraînement Un engrenage d'entraînement fait la même chose qu'un boulon taillé, mais ce n'est pas un boulon. L'engrenage d'entraînement mk7 est populaire et fait généralement le travail dans l'entraînement de l'extrudeuse Bowden d'un Airtripper . Le MOST Delta utilise un Airtripper, y compris son mécanisme d'entraînement mk7.
Roue libre d'entraînement d'extrudeuse
La roue de pincement non texturée est appelée roue libre. Dans le cas de l'imprimante RepRap, il s'agit généralement d'un roulement de skateboard (608zz ou équivalent). Le pignon fou est pressé contre le pignon d'entraînement par des ressorts.
Hot End (ou Hotend)
L'extrémité chaude est composée d'un élément chauffant et d'un capteur de température (thermistance) soigneusement regroupés dans une zone de fusion métallique. Il est chauffé électriquement et la température est soigneusement contrôlée et réglée en fonction du matériau dont est fait le filament extrudé.
Buse
La buse est l'endroit où le filament extrudé sort de l'extrudeuse. Il existe deux diamètres de buses courants : 0,5 mm et 0,35 mm. Il est important de noter qu’il existe une relation entre le diamètre de la buse et l’épaisseur optimale de la couche.
Contrôle de mouvement MOST Prusa
Le MOST Prusa est basé sur un Prusa Mendel , qui est un robot à portique ou cartésien composé de trois axes linéaires, x, y et z, chacun entraîné par des moteurs pas à pas contrôlés individuellement. Les axes X et Y utilisent des courroies de distribution et des poulies tandis que l'axe Z utilise une paire de vis mères à entraînement individuel. L'emplacement précis des axes est maintenu par le contrôleur de l'imprimante (qui gère également les températures) et est basé sur le suivi du nombre de « pas » effectués par chaque moteur après la prise d'origine.
Axe X
L'axe x du MOST Prusa est assemblé autour de pièces en plastique noir. Il est suspendu à l'axe z.
Axe Y
L'axe y du MOST Prusa est assemblé autour de pièces en plastique blanc. Il est fixé directement au cadre et à l'accueil de la plateforme de construction.
Axe z
L'axe z du MOST Prusa est assemblé autour de pièces en plastique jaune. Cet axe se déplace sur des vis mères contrôlées par une paire de moteurs pas à pas montés au sommet supérieur de l'imprimante.
Moteur pas à pas
Un moteur pas à pas est un moteur électrique qui ne bouge qu'un nombre fixe de degrés à la fois et peut donc être utilisé pour un contrôle de mouvement et un positionnement relativement précis. Le nombre de « pas » lors d'une rotation complète est déterminé par la conception du moteur. La plupart des imprimantes utilisent des moteurs à 200 pas (1,8 degrés) ; 200 pas sont nécessaires pour effectuer une révolution complète de 360 degrés.
Micro-pas
Les moteurs pas à pas peuvent être manipulés électriquement pour effectuer des pas fractionnés, de sorte qu'un moteur de 200 pas puisse réellement faire 800 ou 1 600 ou même 3 200 pas pour effectuer une révolution complète. C'est ce qu'on appelle le micropas et est utilisé par le contrôleur de l'imprimante pour augmenter la résolution de l'imprimante. Le contrôleur Melzi est réglé pour 1/16 de micropas, il effectue donc 3 200 pas par tour.
Fin de course (ou End Stop)
Un interrupteur de fin de course est un interrupteur doté d'un bras qui est heurté par quelque chose sur l'axe auquel il est associé, indiquant que l'axe a atteint sa position extrême (origine). La plupart des logiciels de contrôleur utilisent cette position comme origine de l'espace imprimable.
Retour à destination
Le homing est l'acte de déterminer où se trouvent les origines physiques de chacun des trois axes. Cela se fait en déplaçant chaque axe jusqu'à ce qu'un interrupteur de fin de course (butée) soit contacté. Ces points sont ensuite essentiellement mémorisés par le contrôleur de l'imprimante, qui garde une trace du nombre de pas dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens inverse. La prise d'origine a lieu avant le début de toute impression et constitue la clé du contrôle de mouvement et du positionnement avec le RepRap.
Courroie de distribution
Une courroie de distribution est essentiellement un engrenage flexible. Il s'agit d'une courroie dans laquelle sont moulées des dents et le « pas » de la courroie est la distance entre le même point sur des dents voisines (semblable à la période d'une forme d'onde sinusoïdale). L'imprimante MOST utilise une courroie de distribution T5 ; la distance centre à centre entre les dents voisines est de 5 mm.
Vis mère et écrou captif
Une vis mère n'est qu'une tige filetée sur laquelle repose un écrou imperdable. L'écrou est retenu par l'élément de déplacement linéaire afin qu'il ne tourne pas avec la vis mère, il est donc "captif". Il y a quatre noix captives sur le MOST Prusa ; un au-dessus et au-dessous de la roue libre de l'axe X et des extrémités du moteur. Les vis mères peuvent être très précises, ce qui est important dans l'axe z puisque la hauteur de la couche est généralement d'une petite fraction de millimètre.
Contrecoup
Le jeu est le résultat du jeu entre les pièces engrenées, comme un engrenage à engrenage, une poulie à courroie de distribution ou une vis mère à écrou imperdable. Ce n'est pas un problème majeur avec la conception de l'imprimante MOST, mais il vaut la peine d'en être conscient. Les engrenages en plastique de l'entraînement de l'extrudeuse s'useront, créant davantage de jeu qui se manifestera lors de la rétraction du filament ; avec le temps, une quantité croissante de mouvement sera consommée pour compenser le jeu croissant - moins de filament sera rétracté. Le jeu est très important lorsqu'une grande précision est nécessaire, comme dans l'axe z. Heureusement, la gravité et un peu de ressort sauvent la situation ; l'axe X est toujours poussé vers le bas sur l'écrou imperdable inférieur, éliminant ainsi efficacement le jeu.
Roulements
Deux types de roulements sont utilisés sur l'imprimante MOST. L’un est un roulement rotatif appelé 608zz, un roulement de skateboard bon marché, et l’autre est un roulement linéaire appelé LM8UU. Les identifiants de roulement (608 et LM8UU) sont utilisés familièrement lorsqu'on parle d'imprimantes.
Pas par millimètre
Tous les déplacements effectués par l'imprimante sont accomplis en faisant marcher les moteurs de telle sorte qu'ils tournent dans une certaine mesure. Cette rotation est traduite en mouvement linéaire par 1) une courroie de distribution et une poulie, 2) une vis mère et un écrou imperdable, ou 3) un rouleau pinceur et un filament.
Dans le cas des courroies dentées, la rotation de la poulie fait passer un certain nombre de dents de la courroie sur les pignons de la poulie. La plupart des imprimantes utilisent des poulies à 12 dents, donc un tour complet produit un mouvement linéaire de 60 mm (12 dents × 5 mm/dent). Étant donné que les moteurs font 200 pas/tour et que le Melzi utilise 1/16 de micropas, un total de 53,333 pas sont nécessaires pour déplacer la courroie de distribution de 1 mm ((200 pas/tour × 16 micropas/pas) / 60 mm).
Les vis-mères sont à peu près les mêmes, sauf que le pas de filetage est utilisé. La tige filetée M8 a un pas de 1,25 mm, 3 200 pas sont nécessaires pour faire un tour complet (200 pas/tour x 16 micropas/pas) donc 2 560 pas sont nécessaires pour déplacer un écrou imperdable de 1 mm le long de la tige filetée (3 200 pas/tour / 1,25 mm/tour).
Les rouleaux pinceurs doivent se comporter comme des engrenages, on devrait donc pouvoir calculer les pas/mm de mouvement du filament si l'entraînement de l'extrudeuse à engrenages et le rouleau pinceur étaient traités comme s'il s'agissait d'une transmission. Cependant, le rouleau texturé interagit différemment avec différents matériaux de filament et même des changements de couleur dans le même matériau peuvent entraîner un comportement différent dans le système d'extrudeuse (résultant de la contre-pression sur l'entraînement de l'extrudeuse, de la douceur du matériau et probablement d'autres phénomènes intéressants). En pratique, les pas par millimètre de filament sont déterminés empiriquement en mesurant la quantité de filament réellement extrudé et en prenant en compte les pas en fonction du rapport entre le mouvement attendu et le mouvement réel. Ce n’est pas quelque chose qui suscite de l’enthousiasme ; il existe de nombreuses façons de manipuler le taux d'extrusion et, en fin de compte, ce qui compte, c'est que l'impression produite soit dimensionnellement saine et esthétiquement acceptable.
Tout cela est important car le micrologiciel utilise ces informations clés pour déplacer tous les axes juste comme il faut. Si ces valeurs sont fausses, l'imprimante ne produira pas une impression correspondant aux dimensions du modèle et ne produira probablement même pas une impression utilisable (gardez à l'esprit que la trancheuse calcule tous les mouvements en fonction du volume de filament nécessaire pour remplir le modèle). espace intermédiaire). Les utilisateurs d'imprimantes doivent définir ces valeurs dans le micrologiciel et les termes « pas par millimètre » et « pas E par millimètre » sont fréquemment évoqués. Le premier terme fait référence aux trois axes linéaires et le second à l'extrudeuse (E = extrudeuse).
Contrôle de mouvement MOST Delta
Presque tout ce qui est indiqué ci-dessus pour la MOST Prusa est vrai pour l'imprimante MOST Delta, sauf que la cinématique est très différente. Alors que la conception de l'imprimante cartésienne utilise un seul moteur pour déplacer linéairement un seul axe, l'imprimante delta déplace simultanément tous les moteurs pour positionner l'effecteur final. Au lieu d'avoir un volume de construction prismatique rectangulaire droit, le delta a un volume de construction à peu près cylindrique.
Axes?
Le delta n'a pas vraiment d'axes (x, y, z), c'est pourquoi les trois parties de contrôle de mouvement linéaire de l'imprimante sont appelées « tours » ou « sommets ». Il est toujours important d'identifier de manière unique les sommets puisque chacun a un moteur et un interrupteur de fin de course associé et l'ordre dans lequel tous ces éléments sont câblés à la carte contrôleur est important. Toutes les cartes contrôleurs sont conçues pour les imprimantes cartésiennes, leurs bornes de moteur et de fin de course sont étiquetées « x », « y » et « z », il est donc logique d'identifier les sommets qui correspondent. Si lors de la mise en service de l'imprimante vous remarquez que l'impression est en miroir (par exemple l'impression est lisible lorsque son reflet est visualisé), la raison est probablement que les tours x et y sont inversées sur le contrôleur. Échangez les fils du moteur x et y et leurs fils de fin de course respectifs et l'imprimante devrait imprimer correctement. (Attention : ne connectez ou ne déconnectez jamais les fils du moteur lorsque l'appareil est sous tension !)
Étalonnage
Alors que l'étalonnage d'une imprimante cartésienne nécessite uniquement la connaissance du pas de la courroie, du nombre de dents de la poulie et des étapes nécessaires pour effectuer un tour de poulie, les imprimantes delta nécessitent des données supplémentaires pour garantir que les impressions sont produites à l'échelle et que l'effecteur final se déplace dans le sens de la vitesse. plan xy lors de l'impression. La distance entre les points de pivotement des tirants et le rayon effectif de l'imprimante doit également être connue avec précision. Il est également extrêmement important de veiller lors de l'assemblage de l'imprimante à garantir que les sommets sont également espacés et que les longueurs des tirants sont identiques et soigneusement mesurées. Une exigence supplémentaire est que les chariots engagent tous leurs interrupteurs de fin de course respectifs dans un plan parallèle à la plateforme de fabrication. Cela se fait en réglant la hauteur des vis de réglage des fins de course sur chacun des chariots.
La cinématique des imprimantes Delta est moins intuitive que celle utilisée par les imprimantes cartésiennes et leur calibrage peut être difficile, mais il y a des avantages. Les Delta ont des enveloppes de construction beaucoup plus grandes dans une empreinte de taille similaire, et une fois calibrés, ils nécessitent généralement moins de manipulations pour continuer. La conception MOST Delta est très robuste et tolère bien mieux le transport que la conception Prusa. Les deltas sont également beaucoup plus faciles à construire et comportent moins de pièces, ils sont donc également moins chers. Enfin, le design s’adapte facilement à différents objectifs, ce qui le rend très flexible.
Recueil
Plateforme de construction chauffée
La plateforme de construction chauffée est un circuit imprimé qui ne fait que produire de la chaleur. La chaleur aide la couche initiale à adhérer à la surface de construction et contribue à réduire la déformation de la pièce pendant l'impression. Ceci n'est pas strictement obligatoire et augmente considérablement les exigences en matière d'alimentation électrique. Le MOST Prusa dispose d'une plate-forme de construction chauffée ; le MOST Delta ne le fait pas (mais il peut être ajouté facilement, si l'alimentation est également modifiée).
M2, M2.5, M3 - De quoi s'agit-il ?
Le RepRap est construit avec des vis métriques, qui ne sont pas aussi courantes aux États-Unis que dans d'autres régions du monde. Les vis métriques ont une convention de dénomination assez simple : M suivi d'un nombre représentant le diamètre de la vis suivi de la longueur de la vis. M2 est une vis à filetage standard de 2 mm de diamètre ; M2 × 10 est une vis de 2 mm de diamètre et 10 mm de long sous le capuchon.
Jargon de l’imprimerie
Rétraction
La rétraction consiste simplement à retirer le filament de l'extrudeuse. C'est nécessaire lors du passage d'un point d'impression à un autre lorsqu'aucun filament ne doit être extrudé, comme entre des pièces imprimées adjacentes. La conception Bowden stocke l'énergie dans un filament comprimé entre l'entraînement et l'extrémité chaude et la tension dans la gaine Bowden. Une énergie supplémentaire est fournie par un changement de densité lors du chauffage du filament dans la partie chaude. Entre ces phénomènes (et probablement d’autres phénomènes fascinants), le plastique a tendance à suinter de la buse même après l’arrêt de l’entraînement de l’extrudeuse. La quantité de matière suintée est minimisée en faisant sortir le filament de l'extrémité chaude ; l'entraînement de l'extrudeuse est mis en marche arrière. La quantité de filament rétracté est définie lors de l'opération de tranchage.
Sur ou sous extrusion
La trancheuse fait tous les calculs pour déterminer le volume de plastique à extruder par longueur de distance parcourue par la buse de l'extrudeuse. Tout est volumétrique, mais c'est exprimé en g-code en distance linéaire (mm de filament), d'où l'importance d'obtenir des pas E raisonnablement précis dans le firmware. En fin de compte, cependant, le taux d'extrusion change et l'utilisateur doit modifier les paramètres pour produire une bonne impression.
La surextrusion est une condition dans laquelle trop de filament est extrudé. Cela se révèle par la présence de côtés verticaux bosselés, d'impressions bulbeuses et par la buse qui grince sur le dessus de l'impression en raison d'un jeu insuffisant. Un moyen rapide d'évaluer une surextrusion mineure consiste à passer un doigt sur les couches de remplissage solides en haut de l'impression et à noter à quel point elle est lisse. S'il a une sensation semblable à celle d'une peau de requin (plus rugueux dans une direction), alors le taux d'extrusion est trop élevé. Si c'est lisse, alors le taux d'extrusion est juste ou trop faible.
En extrusion, la condition est inverse : trop peu de filament est extrudé. Cela se manifeste par une déchirure de l'extrudat lors de longs remplissages partiels à l'intérieur de l'impression et par des trous ou des espaces dans les couches de remplissage solides. Toucher les couches de remplissage partielles du bout du doigt est utile pour le diagnostic : si l'impression est nette, une déchirure se produit.
N'évaluez pas les taux d'extrusion en fonction des premières couches ou d'une seule couche de remplissage solide. La patience est payante ; surveillez l'imprimante et évaluez à différents moments de l'impression.
La sous-extrusion peut être causée par bien plus que de simples réglages : il peut y avoir quelque chose qui bloque la buse, ou la température peut être trop basse pour faire fondre suffisamment le filament. Dans de tels cas, l’entraînement de l’extrudeuse ne pourra pas pousser le filament à travers la buse à la vitesse qui lui est demandée. Cela se manifeste par un clic provenant du filament qui saute dans l'extrudeuse ou, dans des cas plus graves, par un bruit de grincement. Lorsque vous placez deux doigts sur le filament à l'entrée de l'extrudeuse, vous pouvez également savoir si le filament bouge ou non.