Cartésienne cubique - dual carriage

[Tircown]

C'est un beau challenge pour moi que de construire ma première imprimante 3D from scratch. Ce projet d'imprimante murit dans ma tête depuis plus d'un 1 an mais à subit plusieurs évolutions majeures. Les seuls points non modifiables du cahier des charges étaient du dual-carriage un volume d'impression mini de 250x200x200, le volume global de l'ensemble, la possibilité d'imprimer la plupart des matériaux, PLA, ABS, TPU, PC, etc.

Je n'ai que très peu modélisé d'avance, je fais plutôt au fil de l'eau mais ça comporte de gros risques. Alors pour limiter le risque d'être définitivement coincé j'ai tout de même réalisé des coupes de principe pour chaque axes, essentiellement pour vérifier l’encombrement et être à peu près sûr de tout rentrer dans le cube.

 

Le cube, justement, est réalisé en cornières de différentes tailles assemblées par rivets pops + colle époxy. C'est un combo que j'ai pu tester auparavant et qui est terriblement efficace. Grâce aux rivets il n'y a pas besoin de serre-joints, on peut manipuler l'ensemble directement. Sur certaines parties je n'ai volontaire pas mis de colle pour éventuellement pouvoir démonter en perçant à travers les rivets pour les faire sauter. En tout j'ai utilisé environ 100 rivets.

 

La cinématique choisie est de type cartésienne avec le XY en haut et le plateau en Z. J'utiliserai des rails MGN12 pour XY et des barres rectifiées en 12mm pour le Z. Pour la motorisation:

• 2 moteurs NEMA 17 40mm pour le Y (un de chaque coté)  pilotés par des drivers séparés.
• 2 NEMA 17 pancake pour le dual-carriage en X, si leur couple ne suffit pas je garde la possibilité de mettre des 40mm
• 1 NEMA 23 56mm pour le Z.

Lors de mes premières réflexions j'étais attiré par la cinématique Core XY, mais le dual-carriage complique les choses: il faut un chariot, relié au courroies, qui "accroche" les deux chariots avec les têtes d'impression soit par électroaimant, servomoteur, etc. Étant limité en volume global, notamment la largeur du X, j'ai porté ma réflexion sur une version avec le chariot pilote à l'arrières des deux autres. Ce qui nécessite un axe supplémentaire, j'ai donc commandé un rail MGN12 supplémentaire, qui s'avère être plus lourd qu'un moteur NEMA 17 40mm. Une version plus tard j'ai modélisé un chariot qui glisse (parfaitement) dans un profilé alu 2020 Motédis grâce à deux bouts de tube PTFE. Malgré tout l'ensemble avait un poids supérieur à un NEMA 17 pancake. Voila pourquoi j'ai évolué vers un système similaire aux BCN3D Sigma. En attendant que la cinématique Markforged soit implémentée dans marlin (j'ai très brièvement eu l'idée de m'y mettre mais c'est bien au delà de mes compétences) je resterai sur du cartésien.

 

L'alimentation électrique est basée sur une Cooler Master Silent Pro 700W qui a tourné plusieurs année dans mon ancien PC et est en retraite depuis plusieurs autres année. C'est une semi modulaire que j'ai modifié pour ne plus avoir la grosse nappe de 24 + 8 fils qui sortent. Parallèlement j'ai fais un petite plaque avec des connecteurs et borniers pour alimenter toute l'électronique plus facilement. Mais avant tout je fais tout passer par 6 fusibles à lamelles (automobile): 1 pour la MKS Gen, 1 pour le heatbed en 12V, 3 pour la plaque modulaire 12V,  1 pour la plaque modulaire 5V.

L'électronique (je préviens, je ne suis pas sponsorisé MKS même si ça y ressemble):

• une MKS Gen v1.4 avec 4 drivers TMC2100 pour le XY, le second Y est enfiché sur une carte d'extension de driver. 2 DRV8825 pour les moteur d'extrusion dont 1 sera probablement sur une seconde carte d'extension de driver
• un driver externe MKS TB6600 pour le Z avec son petit module à enficher en lieu et place du Z sur la MKS Gen. Je prévois dans un futur de modifier le fichier de pin pour le brancher ailleurs et libérer un emplacement de driver sur la carte pour le second extrudeur.
• un mosfet MKS pour le heatbed
• un kit precision-piezo pour le bed levelling

et, à part, un raspberry PI pour octoprint.

L'écran de contrôle MKS est prévu pour plus tard.

 

Je garde toujours en tête la sécurité incendie, quitte à être excessif; faites donc un tour dans la section "Safety & Best practices" du forum reprap.org, c'est assez convainquant.

Je prend mon temps pour la réalisation et je modélise pratiquement tout moi-même (ou presque, pas les grilles de ventilo 40mm par exemple). Je vais procéder par étape, dont la première est de faire fonctionner un des deux extrudeur.

Modifié (le) Octobre 28, 2017 par Tircown

[Tircown]

Ne faites pas attention à la couleur des pièces imprimées, c'est du prototypage PLA qui sera remplacé dès que j'aurais la possibilité d'imprimer de l'ABS ou polycarbonate.

Petite plaque d'alimentation électrique avec connecteurs et borniers:

 

Montage de l'axe Z avec un système oldham basique:

Modifié (le) Octobre 28, 2017 par Tircown

[oracid]

Je vais suivre ce fil de très près.

[-=biosuz=-]

curieux de voir la suite !

[Tircown]

Petites avancées du jour:

Fin du traitement d'une première série de panneaux (voir photo ci-dessous) et installations.

Tout est en MDF 3mm de chez C*******a usiné à la main: perceuse, mèches frostners, limes, papier de verre, patience. Je me suis simplement aidé d'un gabarit DAO pour positionner les trous de fixation de l'électronique. Sur la photo on peut voir 3 stades de traitement.

• devant, un plaque finie, peinte.
• au fond, brut et légèrement poncé.
• au milieu, après deux couche de solution de sillicate de soude dilluée d'1/4. C'est un produit àpascher sensé ignifuger et qu'il faut normalement appliquer sur le bois dilué tant pour tant. Seulement le MDF n'est pas vraiment du "bois" alors j'ai fait quelques test pour trouver un dosage qui me convienne et soit relativement efficace. J'ai également fait quelques essai d'inflammabilité, je ne m'attendais pas à un miracle mais ça retarde bien. Un bout de MDF non traité plongé dans la flamme d'une bougie s'enflamme en 10sec, traité au sillicate de soude 1/2 en 1 couche s'enflamme au bout de 30sec, traité au sillicate de soude pur en 1 couche s'enflamme au bout d'1min. Bref ce n'est pas vraiment ignifugé mais ça retarde suffisamment à mon sens.

Pour le même objectif, le kapton marche très bien mais la colle s'enflamme facilement (acheté en chine). Chose difficile à faire avec une plaque "gruyère" il faut éviter de laisser les flancs *du kapton* à découvert (hum... le général est d'accord avec moi).

J'ai choisi du MDF principalement pour une question de coût et comme rien n'est vraiment défini à l'avance je peux retoucher facilement, jeter, recommencer, etc. Je n'exclue pas la possibilité de refaire un jour ces plaques en alu découpé au laser.

Enfin, montage partiel du double triple quadruple fond: la plaque "gruyrère", juste derrière (20mm),  une plaque moins traumatisée pour enfermer proprement le sac de câbles. Il y a encore un fond qui se fixe sur la première série de profilés 2020 (les plus proche de l'arrière). Il servira à scinder la partie électronique des extrudeurs et portes bobines qui seront fixés contre vers nous.

Prochaines étapes, installation de l'électronique et de l'alimentation mais pour cela il faut que je coupe un peu d'alu ce qui est délicat un Dimanche en appartement. Suite demain.

Puis modélisation de la jonction entre les X et Y ce qui risque de prendre un peu de temps.

Modifié (le) Octobre 29, 2017 par Tircown

[oracid]

Tu travaille vraiment bien.

J'envie ta capacité de travail.

[slayer-fr]

du beau travail , la suite promet 

[Tircown]

Merci. Ce n'est pas la peine d'envier mon incapacité à percer en face, satanée malédiction. J'ai beau m'appliquer je suis tout le temps obligé de reprendre avec un foret plus gros sinon ça ne se vis pas ou de travers.

J'ai déjà un petit soucis de conception: la plaque qui accueillent les palier linéaires en Z est trop proche de la cornière tout en haut. Ça passe pas mais ça frotte suffisamment pour retenir un peu le plateau dans sa descente. J'espère pouvoir améliorer ça en refixant un peu différement les barres lisses. Ça ne pose évidement aucun soucis pendant l'impression, car bien plus haut, mais j'ai prévu autre chose pour lequel c'est gênant. Stay tuned!

[Tircown]

Petites avancées de la semaine:

1. Fin du montage du plateau avec la chaine porte câble. J'ai du rallonger les fils du bed et du moteur Nema23.
2. Modélisation, impression et montage des plaques supportant les moteurs Y. Elles seront refaites en alu 4mm dès que le design me conviendra vraiment.
3. Idem pour le X.
4. Installation de deux boutons en haut (bas de la première photo) pour allumer/éteindre et le second pour mettre en pause.
5. Modélisation, impression et test d'un tendeur pour le Y

Le tendeur:

La visserie est provisoire, il faut que je passe commande à bricovis. Quasiment tout sera refait en alu hormis le petit espaceur de 6mm qui sert à désaxer le montage et les deux rondelles qu'on ne voit pas bien et qui centrent la poulie du fond. Ça restera des pièces imprimées.

Pour tendre il suffit de visser la vis M3 rapprochant ainsi les deux bouts de tige fileté de 8mm (le plus long est taraudé). Les deux espèces de rondelle qui le maintiennent centré sont un boulon de 8mm coupé en 3 tranches pour avoir quelque chose de fin. Il y a en tout 3 poulies, une de 20T au bout qui renvoie la courroie à 180°, une équivalente 16T lisse sur la partie pivotante qui sert à tendre, et la 3ème (qu'on voit moins bien) partage son axe avec la partie pivotante. C'est une 16T qui sert à réaligner la courroie.

Un petit détail des plaques support des moteurs Y et X:

Petite exemple d'adaptation en cours de route: initialement j'avais prévu des 20T pour le X mais pour réduire l'encombrement je passe sur des 16T.

Le bouton marche/arrêt: (avec quelques vestige de mon époque de moddeur PC: j'aime bien le câblage propre )

Prochaine étape : les chariots qui supportent les têtes.

[oracid]

Quelque chose m'intrigue. Tu as choisi de faire monter l'axe Z avec un seul moteur, un Nema23.

Tu accède donc à ton impression du coté opposé à l'axe Z. Mais là, il y a l'alimentation et toute l'électronique ?!

[Yamh]

Géniale le système pour tendra la courroie !

Ton projet avance bien

[vri8]

salut 

oui projet à suivre 

bonne continuation dans tes aventures 

[Tircown]

Il y a 13 heures, oracid a dit :

Quelque chose m'intrigue. Tu as choisi de faire monter l'axe Z avec un seul moteur, un Nema23.

Tu accède donc à ton impression du coté opposé à l'axe Z. Mais là, il y a l'alimentation et toute l'électronique ?!

héhéhé, voila pourquoi ça me dérange que le bord frotte la cornière du haut: la plateau remonte jusqu'en haut. J'accèderais aux impression comme si elles étaient posées sur une table basse . Le X complet vient se ranger au dessus de l'électronique dégageant ainsi le passage pour le plateau. L'imprimante restera par terre, sur des roulettes pour être rangée sous mon bureau bricolage/bidouillage (comprendre par là "établis") dans l'espace qui sert normalement aux jambes. J'habite en appartement, à défaut de faire un petit gabarit il fallait bien que j'optimise le rangement.

Je prévois ce Z remontant comme une évolution future car il ça risque de compliquer un peu la phase programmation. Du coup j'ai 2 endstop min à gérer plus un protocole pour être sur que le X est rangé sinon ça casse. Il faudra également que je rajoute un verrouillage du plateau histoire de ne pas fausser tout le Z en décollant les pièces. C'est d'ailleurs la raison d'être des ailettes aux quatre coins du plateau. Bref tout ça est prévu sans être vraiment défini, à l'image de la conception complète...

Dans un premier temps j'ai un fleks3D amovible auquel je peux accéder par les flancs et le dessus.

[oracid]

Super idée, le coup du plateau qui se positionne en haut. 

Chez moi, j'ai la chance d'avoir de la place, mais mon imprimante est très haute et de plus, je l'ai mise sur un établi. Cela fait haut !

C'est sûr, faudrait tout repenser, enfin une partie. Pour la v2, peut-être...

[vri8]

la prochaine faut l'encastrer dans le sous sol qui sort en plein milieu du salon 

bon je sort

[JL3D46]

Bonsoir @Tircown , tu as ce lien dans ta signature, je suis donc passé voir ... mais que s'est il passé depuis l'an dernier ?

Elle avait l'ai pas mal ! Ça fonctionne ou c'est au point mort ? 

[Tircown]

@JL3D46, c'était au point mort pendant longtemps, j'ai continué de temps en temps mais par petites touches avec chaque fois un gros délai pour attendre la livraison de pièces depuis l'Asie. Et il faut dire aussi que je ne me presse pas et j'ai fait quelques autres projets chronophages entre temps.

Finalement j'ai profité de quelques jours de congés cette semaine pour avancer (comme par hasard). Je vais pouvoir partager en photo une grosse update mais ça n'imprime toujours pas et ça n'imprimera pas tout de suite.

Ce qui a été fait depuis les dernières photos:

• L'alimentation ATX a été installée avec quelques pièces en alu pour la caler.
• Les chariots ont été modélisés et les supports en alu coupés au laser.
• J'ai fais deux prototypes radicalement différents de têtes amovibles et sont support:
  • Le premier support qui utilisais un endstop pour le leveling Z. Ça coulissait verticalement sur quelques mm.
  • Le second support utilise un piezo sensor. Je reste sur cette solution de bed levelling mais je veux revoir la partie connexion/déconnexion.
• Les supports des moteurs X, Y et le tendeur Y ont été remplacé par leurs frangins en aluminium (découpe laser encore une fois).
• J'ai câblé une première fois les X par le haut, puis finalement j'ai changé d'avis et cette semaine j'installe deux chaines par le bas. Il me fallait donc revoir le bloc qui sert d'attache aux courroies, l'agrandir pour y fixer la chaine et de l'autre coté faire la fixation sur le caisson à électronique.
• J'ai fais un boitier pour la Pi camera +Neopixel + HDMI extender (j'upload sur thingiverse très prochainement)
• Et deux/trois détails:
  • J'ai repris quelques trous sur le double fond de l’électronique pour pouvoir enlever complètement la plaque sans rien débrancher. Ça veut dire aussi raccord d'ignifugation et peinture.
  • Cherché longtemps un moyen de rajouter des roulettes. Sachant que la dimension est calculée pour rentrer sous un bureau (dans l'espace des jambes) et que j'avais 2cm de marge en hauteur et qu'il ne fallait pas que ça nuise à la stabilité. La solution trouvé est on ne peut plus simple: des patins teflon. Ça valait le coup de chercher aussi longtemps...
  • Fait deux plaque pour fixer les extrudeurs bondtech.
  • Fait des portes fusibles automobiles (6 au total pour chaque partie: 12V bed, 12V carte, 12V accessoires, 5V accessoires, etc.)
  • Revu le oldham Z pour intégrer un endstop Zmax.
• J'ai préparé la configuration de Marlin.

Je vais passer encore un peu de temps sur le câblage. Avec toutes ces cartes filles, c'est un beau bordel. Maintenant il faut que je m'intéresse rapidement à la partie têtes amovibles et ses connecteurs. Ça promet encore (3ème fois tout de même que je recommence) un bon casse-tête car je n'ai que 5cm de large par tête et le moins épais possible pour limiter le porte-à-faux de la tête.

Au final, hormis les profilés alu et les vitamines rien n'existait; j'ai tout créé et je continue.

Modifié (le) Octobre 10, 2018 par Tircown

[JL3D46]

C'est bien ! ça avance, c'est déjà ça.

Me concernant, j'ai un peu fait l'inverse pour la conception en dessinant à peu près tout, et si non en laissant un volume dédié à telle ou telle fonction.

Le plus important était de faire un truc costaud et efficace qui marche bien (de base) et ensuite voir pour les options une fois que ça fonctionne (c'est quand même là qu'on voit le mieux les besoins prioritaires).

Donc maintenant qu'elle tourne, je me penche sur la double extrusion (seconde priorité) tout en peaufinant la cartérisation (première priorité) qui me permettra de passer l'ABS et autres fils un peu frileux.

L'auto leveling, par exemple maintenant que j'ai une table super rigide sur vis à billes, je ne vois pas à quoi ça me servirait, c'est calé et ça ne se dérègle pas.

Bon courage pour la suite !

[Tircown]

J'avais aussi dégrossi les volumes avant d'attaquer et j'ai revu certaines ambitions à la baisse :p. Je garde certains aspects pour plus tard. Avec des têtes amovibles le Z sera à ajuster entre chaque remplacement et avec deux têtes indépendantes ça complique encore. Voila pourquoi je cherche à automatiser cette partie.

[Ataru kun]

tu n'a pas peur d'avoir des défaut d'impression a cause des roulettes ?

[Tircown]

Des roulettes?

[w852x]

Le 05/11/2017 at 08:37, Tircown a dit :

L'imprimante restera par terre, sur des roulettes pour être rangée sous mon bureau

Bonjour,

 Je suppose que @Ataru kun fait référence au fait que l'imprimante devrait être montée sur roulettes.

Modifié (le) Janvier 8, 2019 par w852x

[Tircown]

Effectivement je n'avais pas suivi le fil. Finalement j'ai mis des patins teflon et vu le poids ça ne risque ça de bouger tout seul.