Mon Projet d'imprimante The100

[MrMagounet]

Je depuis un moment un projet de conception d'une imprimante Core XY Opensource a grande vitesse le projet The100 initié par "Matt The Printing Nerd".

J'avais commencé a travaillé dessus l'année dernière puis j'avais mis le projet en pose, j'ai donc repris ce projet mais je l'ai totalement Reset en changent d'orientation j'avais initialement idée de réalisé le projet sur base de plateau 230x230 mais en fin de compte j'ai reset le projet pour être sur un plateau plus compact ayant pas mal de machine je cherche plus quelques chose d'assez compact au final.

Pour le coup je me suis dis que je pourrais vous proposer de suivre le projet qui prendra pas mal de temps en soit mais devrait intéressé certaines personnes du forum.

La première étape que je vous propose est donc de vous présenter les composants que je vais utilisé pour mon projet et pourquoi j'ai choisi ces derniers.  

Les composants ayant évolué avec le temps certaines pièces proposé sur la BOM de MATT ne sont plus disponibles sur le marché comme par exemple le plateau en 160x160mm d'origine issue des Creality Ender 2 Pro, ou encore un choix d'utiliser des composant plus performant ou que j'avais déjà à disposition.

Commençons déjà par ce que j'avais à disposition et qu'il me semblait pertinent pour ce projet :

• Le Coeur de la machine a savoir son électronique, la Carte Mère BTT Manta M4P + CB1 + Dissipateur + 4 X TMC 2209 BTT
   
  Le gros plus ici Klipper est gérer par le CB qui prend place directement sur la Manta M4P ce qui apport un gain de place et évite un cable usb d'intercommunication entre la carte mère et un Raspberry PI (ayant des PI1 et 5 en stock cela était aussi possible mais moins bien intégrable je trouve), cette CM possède 4 emplacement de drivers c'est juste ce qu'il me faut Car j'utiliserais un seul driver pour contrôler les 2 moteur Z.
• En Alimentation j'ai en stock une alimentation de Flsun SR qui délivre 360w, en soit même si il y a le plateau a alimenté en 24v cela devrait être suffisant mais il est pas impossible si je vois que l'on est proche des limite au final que cette dernière change, mais pour être franc sur un format compact sans chauffage de chambre a prendre en compte 360w suffise largement.
• Pour l'affichage j'ai en stock 2 éléments un LCD 12864 d'un côté et un TFT tactile de 7" nécessitant un branchement HDMI et USB, je n'ai pas encore décide a 100% la quelle des 2 solutions j'allais adopter.

Voila ce que j'avais déjà en stock pour ce projet, de la j'ai donc réfléchis a ce que je voulais comme orientation a mon projet, comme dis j'ai décider de faire un reset et repartir de 0 sur la réflexion de ce projet pour au final rester sur un format plus compact, je veux aussi partir non pas sur un chassis en PLA comme sur le projet d'origine mais sur un chassis en ABS afin d'avoir des pièces permettant un support de la chaleur si j'en viens a fermé l'imprimante un jours.
Je suis donc après réflexion parti sur une variante de la The100 appeler la THE100 Space Edition, cette version sera plus adapter avec un filament ABS qui par nature est moins rigide que ce que le PLA permet mais ce soucis sera compensé par l'utilisation de 2 profilés Alu 2020 et pièce revue avec chanfrein qui renforcera la rigidité.

Idée de ce que donne un The100 Space Edition.
 

Passons à présent à ce que j'ai commandé pour mon projet au explication de mes choix :

• Pour le Filament je vous l'ai déjà dit j'ai choisi d'utiliser de l'ABS, ici tous sera imprimer avec de L'ABS LDO (c'est le meilleur ABS que je connaisse et il est utilisé sur les projet Voron) j'ai acheter cela sur la boutique MyRigs.com une boutique FR ou l'on trouve les meilleur prix pour de l'ABS LDO. J'ai plusieurs couleur en stock j'ai pas encore défini celle que j'allais utilisé dans le projet.
• Vis trapezoidale, j'en avais 2 en stock elle 250mm de longueur de diametre 8mm, il faudra les recouper un peu car elle font 50mm de trop.
   
• 6 X Tige Linéaire en 8mm par 250mm de chez PMGN, c'est un fabriquant chinois renommé et il ne faut pas lésiné sur la qualité des axes linéaires.
  
• 2 profilé aluminium noir en 2020 dispo sur ali express, prendre en V-Slot ou T-Slot.
  
• 2 x Roulement linéaire en 8x15x24mm LM8UU, dans mon cas j'ai pris du IKO trouver sur la boutique Trianglelab, les roulement IKO sont des roulements Japonais de très haute qualité j'ai préférer dépense 4€ de plus et avoir ce qui ce fait de mieux.
  
• 4 x roulement RJ4JP-01-08 j'ai pris ici aussi des roulements de qualité trouver sur la boutique Trianglelab mais ces dernier ne sont plus dispo.
  
• Continuons avec les roulements 16 x F695, j'ai pris 2 lots de 10 roulement de la marque Fushi qui est une marque chinois mais a bonne réputation.
  
• Pour la tête d'impression je part sur un kit Trianglelab CHC Pro de type volcano, pourquoi ce choix bien il s'agit d'un système efficace et économique compatible avec toutes les buse volcano ou equivalent dans mon cas il est probable que je couple avec un buse CHT officiel pour avoir un débit important.
  
• Un petit 3Dtouch Trianglelab, c'est les 3dtouche les plus fiable et economique que je connaisse.
  
•  Des poulie GT2 6mm et de la courroie renforcer pour aller avec (surtout bien prendre de la courroie renforce car on part sur une machine rapide a forte accélération)
   
• Bloc de silicone vis et molette pour le réglage du plateau, ici j'ai trouver un lot de 5 paquet a pas chers sur Ali express qui me revenait moins chers qu'un jeux sur Amazon.
   

On arrive sur les 3 dernier élément que j'ai commandé et ces derniers on nécessité pas mal de réflexion et de recherche, a savoir le choix du plateau chauffant, des moteurs Nema 17 et de l'extrudeur.

Pour le plateau comme expliquer je cherche a garde le côté compact de la machine, j'ai donc commencer a cherche des plateaux en 160x160, mais la cela ce complique les plateau de Creality Ender 2 Pro ne sont plus vendu et trouvable, en equivalent il y a avait ceux de Kingroon KP3S mais plus disponible non plus, on ce retrouvais avec des plateaux de 120x120 mm pour les projet de Voron V0.2 hum un peu trop petit la quand même, et la je me suis dit bon y nous reste quoi comme machine assez compact ? Ma Bambulab A1 mini bon tarif ma donné puis je me suis rappelé que Prusa proposait une Mini après vérification jai trouver des clone du plateau de la Prusa Mini a pris abordable la dimension est de 190x190mm cela m'oblige a adapte le support de bed mais sa rentre dans le projet avec un format d'origine compact.
Bingo je part la dessus Je suis partie donc sur un clone de bed chauffant prusa Mini de chez Trianglelab que j'ai réussi a trouver pour moins de 30€ parfait pour le projet.

Pour l'extrudeur, j'etais partie sur un clone de BMG comme dans le projet d'origine de MATT mais je voulais un minimum de qualité j'etais donc partie sur un extrudeur BMG revue de chez Trianglelab mais pas de chance il n'est jamais arrivé chez moi, je me suis donc fait remboursé et j'ai changer d'idée je suis partie sur un Extrudeur HGX Lite chasis full alu avec moteur pancake que j'ai trouver a 16€ sur la boutique ali de twotrees, l'avantage c'est que le HGX Lite reste compacte et leger 76g avec le moteur et utilise des engrenage d'entrainement du filament de plus grand diamètre, le rapport de transformation est ici (bien supérieur a un BMG qui est de 3:1) de 9.5:1 (proche de ce que l'on trouve sur les Orbiter 7.5:1) cela a pour effet d'apporté un couple massif permettant une poussé de 15Kgr mais cela impose au moteur de tourner plus vite a débit équivalent.
Je n'ai pas encore reçu l'extrudeur, il est pas impossible que par la suite le moteur soit remplacer par un pancake de marque LDO ou Moons si je vois que celui d'origine a du mal mais on va essayé comme cela.

Parlons Moteurs :

Enfin les moteurs cela a été le choix le plus complexe les moteurs sont clairement ce qui conditionnera les performances de vitesse et d'accélération de ma machine, ci le projet de MATT a été intialement conçu pour permettre d'attendre 100k d'accélération a environs 400mm/s, dans mon cas je ne vis pas d'aller au loin surtout que cela a pour impact de stresser les composants je cherche a construire une machine du quotidien mais performante malgré tout.
Donc je suis parti de l'idée d'essayé de faire en sorte que ma The100 Space Edition soit capable de support en impression 400mm/s et 30k d'accélération en impression courante.

Je vais vous expliqué donc pourquoi et comment j'ai choisi les moteurs.
Déjà j'ai choisi la marque de moteur Stepperonline, c'est une marque qui fabrique des moteur de qualité avec forte réputation j'ai des amis qui on utilisé cette marque de moteur pour leur projet de Voron par exemple, ensuite le projet The100 a un chassis conçu pour les moteur de type Nema 17 (dont le cadre fait 42x42mm), ensuite vient de choix si je partait sur un moteur avec des pas de 1.8 degré ou 0.9degré, le souci avec les moteurs 0.9 degré si ils permettent plus de précision ce sont souvent des modèles seront plus chers et supporteront moins facilement les hautes vitesses.

Par exemple un 17HM15-0904S a pour lui un format plus compact 40mm de hauteur il est plus léger donc 280gr par moteur et est donc 0.9° de rotation part pas, mais il a un couple limité à 36Ncm et une inductance a 13mH, ce dernier peut parfaitement convenir a un extrudeur par exemple mais s'écroulerait très vite et ne supporterais probablement pas plus de 150-200mm/s avec un accélération limité a possiblement 10k.

Dans les moteurs 1.8° on as par exemple le 17hs19-2004s1, ce dernier a un point important 390gr il est aussi plus gros 48mm de hauteur, mais il a gros couple 59Ncm et un inductance bien plus faible 3mH, donc c'est déjà un bien meilleur choix mais dans mon cas j'ai trouver bien mieux chez stepperonline.

Mon choix c'est finalement porté sur le 17he19-2004s, ce dernier ressemble au précédent moteur même taille et poids mais il a que des avantages, il est 30% moins chers a un couple quasiment identique à 55Ncm mais une inductence encore plus faible a 2.4mH et c'est la que le game est plié si je peux dire, voici les explications détaillées.
Pour le l'impression avec une forte accélération le couple est primordiale plus il est important plus le moteur a de force sauf que si l'inductance est trop forte le moteur aura du mal a atteindre de forte vitesse, fait d'avoir une faible inductance est primordial donc car cela permet au moteur d'être bien plus reactif lors d'un changement de sens et il sera capable de maintenir le couple plus plus longtemps avant de s'écrouler.

Pour résumer le moteur me permet de faire des économies non négligeable tout en étant plus performant dans mon utilisation sur ce projet d'imprimante Core XY dont les moteur X/Y et Z sont tous des moteur fixe sur le châssis et donc dont le poids n'aura aucun impact.

Pourquoi avoir pris un kit de 5 moteurs vous me direz ? bien simple le coups a l'unité le 17HE19-2004S est vendu 9€30 le pack de 5 moteur m'a couté 35€ dans les fait cela me reviens donc 2€ moins chers et il me reste 1 moteur en spare en cas de soucis, et puis au départ j'etais aussi partie sur l'idée d'une extrudeur BMG en Bowden et donc ce moteur aurait fait le job mais cela a change avec le HGX lite a présent.

J'aurais aussi pu partir sur une des références du marché utilisé sur les Voron le moteur LDO-42STH48-2504AC ce dernier est encore meilleur avec un couple de 55Ncm et une inductance record autour 1.8mH mais ce moteur LDO est vendu 20€ pièces, comme mon objectif est de tenir 400mm/s maxi à 30K d'accélération les moteur que j'ai choisie en sont capable donc autant économiser 45€ au passage . 

Modifié (le) il y a 6 heures par MrMagounet

[Kachidoki]

Ce projet va être intéressant à suivre. Si tu voulais vraiment compact, tu aurais pu partir sur des tuiles de la XL (9x9cm). Voire même en monter 4 pour faire un 180x180mm avec chauffe partielle. Bon le prix doit piquer.

Modifié (le) il y a 7 heures par Kachidoki
Oups mauvaise taille ^^

[MrMagounet]

Il y a 2 heures, Kachidoki a dit :

Ce projet va être intéressant à suivre. Si tu voulais vraiment compact, tu aurais pu partir sur des tuiles de la XL (8x8cm). Voire même en monter 4 pour faire un 160x160mm avec chauffe partielle. Bon le prix doit piquer.

Je voulais plus compact que 230x230mm ce qui était mon idée original en réalité car après coup je me suis dis j'ai déjà pas mal de machine bien plus grande, et ici c'est une machine utilisable au quotidien que je veux faire mais je me suis dis si je peux facilement la ranger dans un coin quand j'ai ai pas l'utilité ce sera pas plus mal au final et a therme elle remplacera probablement ma A1 mini .
J'avais explorer d'autre piste un plateau alu sur mesure de 6 a 8mm d'épaisseur l'utilisation de plateau de A1 mini, mais bien plus onéreux et pareil pour le plateau de Prusa Mini officiel qui est a 94€ avec les FDP, heureusement que j'ai trouver un clone de bonne facture a 29€89 FDP inclus franchement sa fait un sacré différence  

j'avais pas pense par contre en effet au section de plateau de la Prusa XL ces dernière font 90x90 d'après le site de Prusa, j'aurais donc pu m'en servir en effet mais cela serait revenue super chers pour un plateau de 180x180 il me fallait 4 tuiles a 25€ pièce plus les FDP a 20€ sans compté le fait qu'il me faudrait des composants supplémentaires pour piloté la chauffe individuel a lui seule le plateau et l'électronique de pilotage m'aurait couté prêt de la moitié du budget totale du projet actuel, donc objectivement j'avoue que si sur le principe je trouve l'idée top dans les faits le jeux en vaut pas la chandelle sur une si petite surface de plateau au final  (c'est que mon avis perso)

Ah et ravis de voir que mon projet t'intéresse tu es quelqu'un avec une bonne expertise et tu sera possiblement une personne qui pourra mettre le doigts sur des boulettes que je ferais possiblement dans mon projet . 

[Kachidoki]

il y a 37 minutes, MrMagounet a dit :

Ah et ravis de voir que mon projet t'intéresse tu es quelqu'un avec une bonne expertise et tu sera possiblement une personne qui pourra mettre le doigts sur des boulettes que je ferais possiblement dans mon projet .

Encore un peu et tu me qualifiais de maker senior. 

Ayant eu l'occasion de bosser sur la conception d'une IDEX qui fut un projet passionnant (chronophage et €€), il y a quelques pièges que je serai ravis de t'éviter si je les vois.

[MrMagounet]

il y a 29 minutes, Kachidoki a dit :

Encore un peu et tu me qualifiais de maker senior. 

Ayant eu l'occasion de bosser sur la conception d'une IDEX qui fut un projet passionnant (chronophage et €€), il y a quelques pièges que je serai ravis de t'éviter si je les vois.

Je suis plus tout jeune non plus tu sais , j'ai finit de présent les pièce que j'ai sélectionné en ajoutant mon choix de moteur et la raison de mon choix en essayant d'expliqué au mieux comment bien choisir un moteur  .

Et oui il possible que je tombe dans des pièges et toutes aide cela accepter avec joie .
déjà dans un premier temps je vais commencé par imprimer ne PLA un proto de mon support de plateau avec peu de remplissage car ce sera juste pour m'assurer que cela semble ok, j'ai modifié le support de plateau prévue pour le projet The100 pour en avoir un qui accepte le plateau de prusa mini et aussi avoir un support plateau d'un seule pièce et non en 2 partie a assemblé, autant profiter du volume de ma K2 Plus pour avoir ici qui sera a mon sens mieux structurellement parlant.