Modifier une imprimante 3D

Mon imprimante

Les modifications présentées sont effectuées sur mon imprimante, la ET-i3 de Shenzhen Yite Technology Co, malgré cela c’est peut-être une inspiration pour aussi modifier votre imprimante 3D 🙂

Une petite présentation de la machine, une photo tout d’abord

Imprimante 3D ET-i3

Avec presque 3 ans d’utilisation, je peux dire que cette machine est fiable, peu coûteuse (190$), et simple d’utilisation. Courses officielles X=200, Y=220, Z=190mm. Un des points qui m’avait plu, c’est la reprise des impressions lors de coupures de courant (fréquents chez moi).

Les « changements » effectués jusqu’à maintenant :

  • Plaque de verre comme plateau
    • Facilité de décollage. Pour ma part, je mets la plaque de verre et l’objet imprimé quelque 5 minutes au frigo pour avoir un décollage très facile. J’imprime pratiquement que du PLA.
  • Ajout d’un ventilateur d’appoint, voir article.
    • Le but est le refroidissement rapide du PLA déposé.
  • Extrudeur avec tube de guidage supplémentaire pour l’impression du PLA souple (TPM). C’était une modification temporaire, juste pour ce fil spécial..
  • Ajout d’un ventilateur pour l’alimentation.
    • Plus par sécurité et durée de vie, car il fait chaud dans le local de la machine > 33° habituellement, et les alimentations rendre l’âme (vécu).

Ce qui me manque un peu, c’est une liaison Wi-Fi, plus parce qu’en fait j’ai grillé presque tous mes ports USB de mon ordinateur (le bricolage électronique à quelques désavantages) qu’une vraie nécessité. Mais avec une clé USB, le transfert des fichiers g-code pour l’impression est très facile. Pouvoir aller modifier le logiciel de la machine est possible, mais je ne me suis pas encore attelé à la tâche. 🙁

Améliorations envisagées

Pourquoi modifier une machine qui fonctionne bien ? On est jamais satisfait, c’est le premier argument, mais surtout une révision complète était nécessaire, une stabilisation (faire les choses « bien propres ») et des changements utiles. Voici la liste des différentes modifications mécaniques envisagées :

  • Changement d’extrudeur
  • Stabilité du plateau
  • Réduction jeu axe Z
  • Fixation correcte de l’électronique

Vu le prix de base de la machine, il n’est pas raisonnable de beaucoup débourser. L’achat d’un nouvel extrudeur sera l’unique sortie financière. Pour le reste les « dépenses » seront réduites à de la récupération, ce sera modifier une imprimante 3D à coût minima.

Changement extrudeur

Comme expliqué dans l’article précédent, avant de changer mon extrudeur, j’avais temporairement modifié le modèle original. En parcourant les groupes de discussion, il apparaît que beaucoup ont changé leurs extrudeurs avec des résultats satisfaisant. Ce n’est pas à proprement parlé « modifier une imprimante 3D » mais plutôt un changement de matériel que j’effectue, donc un extrudeur de qualité sera certainement la bienvenue, j’ai choisi le modèle Titan (on en parle comme: « très bon ») au prix d’environ 20$.

Extrudeur imprimante 3D

Le premier but était le passage de fil pour plastique souple (TPM), donc un guidage du fil directement en sortie d’extrudeur. Celui d’origine, pour du PLA courant, n’a jamais posé le moindre problème.

A gauche (ou en haut) l’ancien extrudeur avec le capteur (micro-switch) de détection de rupture de fil. A droite (ou en bas), le nouvel extrudeur, dont on distingue le guidage du fil au plus près de la sortie des roues de poussée. Je n’ai pas encore installé le détecteur de fin de filament. En fait il y a une grosse différence entre ces deux extrudeurs c’est le rapport de rotation moteur par rapport à l’avancée du fil. Il faudra ajuster les paramètres softwares pour obtenir 5mm demandé (codeG) et obtenir 5mm d’avance du fil. Voici un petit schéma des éléments à prendre en compte :

Modification imprimantes 3D, comparaison extrudeurs

Comme on peut le voir pour l’ancien extrudeur, un tour moteur correspond à environ A*3.14 avec A le diamètre de roue, soit le périmètre de la roue. Pour le nouvel extrudeur il faut tenir compte en plus du rapport d’engrenage entre le moteur et la roue entraîneuse. Le rapport est de 22/67 (rapport du nombre de dents) et ensuite comme pour l’ancien le diamètre D de la roue entraîneuse doit être connu.

Stabilité du plateau

La stabilité du plateau de ma machine n’est pas optimale, voici pourquoi :

Modifier imprimante 3D, axe Y initial

Afin de maintenir le plan de travail sans roulis, on doit fortement « serrer » les rouleaux sur le guidage. Il est donc, presque immanquable d’avoir un mouvement avec des points durs. Pour finir, on cherche le compromis entre points durs et stabilité. Mon idée, sans acheter du matériel, élargir le guidage en Y, sans trop perdre de course, même en l’augmentant si possible ?

Modifier imprimante 3D, axe Y

Cela se fera en trois étapes de remaniement :

  1. Tourner le profilé de gauche de 90°. La partie haute servira de guidage.
  2. Agrandir ou replacer le sous-plateau de soutien
  3. Déplacer les deux rouleaux de droite sur le côté gauche en appui sur le profilé fraîchement tourné. Les quatre rouleaux constituons le nouveau guidage.

Le seul souci de cette nouvelle disposition est un guidage situé hors de l’entraînement (la courroie). On verra à l’usage, si cela constitue vraiment un gros problème. Pour limiter le problème de l’entraînement/guidage (arc-boutement) non-aligné, je vais agrandir l’écart des rouleaux, même si l’on perd de la course.

Une « règle », le rapport entre la largeur et la longueur du système ne devrait pas être inférieur à 0.6 :

longueur / largeur > 0.6

Attention, il n’y a rien de scientifique dans cette assertion et selon les cas, cette règle peut varier.

Longueur guidage

Dans mon cas, j’ai pris la valeur 0.78 ce qui donne une longueur de 110mm pour une largeur de 140mm. Le choix de cette valeur est motivé par un possible arc-boutement, car l’entraînement est extérieur au guidage. Cette augmentation de longueur de guidage (50mm à 110mm) me fera perdre un peu de course sur l’axe Y. Par chance, la conception de cette machine permettait dès le départ une course de 320mm, mais la course a été limitée « par software » à 220mm pour ne pas « sortir du chauffage » du plateau. L’avantage de cette situation, c’est de pouvoir simplement augmenter le guidage et la course pour l’usage du PLA, car pour ce plastique pas besoin de chauffer le plateau. J’espère arriver à une course d’environ 250mm sans trop de difficulté.

Modification imprimante 3D, "bed" chauffant

Des problèmes évidemment !

  • Le perçage du sous-plateau en acier inox avec mes faibles moyens actuels de bricolage, une simple perceuse à main, fût hors de portée, même avec des mèches de qualité. J’ai donc bricolé un nouveau avec de la tôle de récupération, c’est pas très beau 🙁 mais ça fait le job ;-).La tôle avec ses renforts équerres (2) fixés par des rivets pop (4), sont tout sauf esthétique mais sont « cheap » et semblent former un ensemble rigide.
  • La tenue des rouleaux n’étant pas suffisamment stables et sans vrai réglage, j’ai tenté par remplacement des tubes plastiques par un ensemble métallique pour améliorer la situation (3). C’est un fiasco ! Je remonte la machine quand même et je reprendrais le problème ultérieurement.
  • Le plateau est tenu par un dispositif avec ressort, ce qui permet de régler la surface de dépose parallèle aux mouvements X et Y. Comme les trous ont été réalisés à la main, leurs entraxes ne sont pas « optimums » :-(, donc j’ai agrandi les trous. De plus la tôle brune est de très faible épaisseur 0.7mm, le filet de la vis se coince facilement sur l’arête du trou. Une vis M3 dans un trou (5) de diamètre 5mm (pas encore à 3mm sur la photo), il y a de place latéralement, donc il y a risque de glissement. Encore un point à retravailler plus tard.

Réduire le jeu en Z

Modifier le mouvement Z d’une imprimante 3D et donc de la buse de pose du plastique consiste principalement a est assuré un parallélisme plan X,Y à chaque pas de montée. Donc l’axe Z est un mouvement de saccade avec un maintien entre chaque montée. Cela est très réalisé par un classique couple vis-moteur. Sur mon imprimante 3D, le choix d’une seule vis située sur un montant est difficile à modifier simplement. Si ce principe permet de réduire le prix de la machine et simplifie aussi sa conception, il n’est par contre pas très optimum pour un positionnement (et surtout le maintien) précis de la buse.

Malgré cette construction en porte-à-faux, on peut penser que le mouvement X de la tête de dépose sera bon, car son poids étant toujours le même, cela maintiendra une position Z relativement constante quelque soit sa position en X (latéralement). Malheureusement avec la vitesse, d’éventuelles secousses, un mouvement vertical intempestif de la tête de dépose n’est, de loin, pas à exclure. Pour réduire les jeux et donc ces problèmes, comme pour le mouvement en Y, on « serre » fortement les guidages. Malheureusement cela réduit le contrôle dynamique (vitesse déplacement) de la machine.

Pour ma part je pense, qu’avoir des mouvements libres et fluides sont certainement un gage de fonctionnement plus harmonieux. J’espère que vous notez mes adjectifs car en fait rien n’a été réellement mesuré quant aux frottements, points durs, etc, c’est du « pifomètre« .

L’évolution

L’idée du remaniement est un peu semblable au changement effectué sur le guidage Y

Modifier imprimante 3D, axe Z

Le mouvement vertical est défini par la vis (à gauche), l’ensemble du guidage X (barre horizontale) effectue une rotation comme suggéré par l’arc de cercle vert pointillé. Les rouleaux positionnés à droite ne peuvent pas limiter ce mouvement Z de la barre car il sont situés au sommet du cercle de rotation. Pour limiter ce mouvement Z en bout de barre, il faudra positionner les rouleaux de guidage plus haut (ou bas) afin que la variation X de leur position soit perceptible et donc limitée par le montant vertical.

Nouvelle disposition des rouleaux

Des problèmes évidemment

  • Inversion de la motorisation de l’axe Z, le support moteur empêchait de descendre la buse au niveau du plateau. Bien sûr un petit peu de modification software sera nécessaire pour faire tourner le moteur à l’envers et surtout le Z0 devant se trouver sur le plateau.
  • Perte de course en Z : environ 70mm. Lors de mes diverses impressions, la hauteur maximum de mes pièces n’ont pas dépassé les 90mm, donc cela ne devrait pas trop me déranger. Si nécessaire, en modifiant la fixation de la barre supérieure de la machine je pourrais gagner 35mm
Axe Z, nouvelle position

Fixation électronique

L’électronique, l’écran tactile de commande, la carte de commande et alimentation sont fixés sur un morceau d’acrylique, qui lui n’est pas vraiment fixé, rien de bien propre et en définitif ça bringuebale constamment, pas très pratique lors de l’utilisation de l’écran tactile, par exemple. Cela ne nuit en rien au fonctionnement de la machine mais c’est « pas propre en ordre ». Pour cette partie j’ai fait un peu simple et peut-être pas « très pro », mais avec 3 petits coins en bois, la plaque acrylique est parfaitement tenue au bâti machine, ça ne bouge plus et c’est l’essentiel !

Finition des précédentes modifications

La ventilation de l’alimentation.

Je vous conseille d’ajouter un refroidissement, malgré le bruit, car ces alimentations chauffent beaucoup particulièrement lorsque le plateau chauffe, consommation de puissance.

Ventilateur alimentation

Refroidissement du plastique déposé

Voir l’article sur cette modification, présentation de la modification

Conclusion provisoire

Fin des travaux, maintenant pour juger le bien fondé de ces remaniements, il faudra attendre environ 3 à 6 mois d’utilisation. Donc je reviendrais ajouter une conclusion sur cet article « modifier une imprimante 3D ».