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Nouveau lit chauffant en aluminium pour Ultimaker

Vue du lit chauffant en aluminium

Mes déboires avec l'impression d'une pièce en ABS m'ont conduit à revoir de nouveau le lit chauffant. Ma première modification concernant le lit chauffant fût d'en faire une version avec du verre à insert, malheureusement, ce verre n'était pas parfaitement plan mais très légèrement bombé ; impossible d'imprimer correctement dessus.

Le verre à insert coûtant une fortune, j'ai cherché une solution alternative et me suis tourné tout bêtement vers du verre standard mais après 2 casses proche des 115ºC, j'ai bien aperçu les limites du verre standard, je me suis alors mis à la recherche d'un petit four d'occasion afin d'en récupérer la porte généralement en verre. Un petit tour sur leboncoin plus tard, un petit peu de route et me voilà avec un four micro-onde HS et un petit four d'appoint que j'ai eu pour une bouchée de pain, démontage, collecte des divers éléments intéressants et me voilà avec 2 vitres résistantes à des températures bien au delà de ce dont j'ai besoin...

Le hic, c'est qu'il faut les découper. Je me lance dans la découpe et là, paf ! : je finis dans les 2 cas avec mille morceaux de verre, tous les verres ne se découpent pas et ceux là en font très certainement partie...

J'ai épuisé toutes les solutions avec le verre, l'utilisation d'un lit chauffant en aluminium est alors devenue une évidence : conductivité thermique parfaite (comparé au verre, c'est le jour et la nuit) et surtout, absolument aucun risque de casse... J'ai d'abord commencé en récupérant de l'aluminium de 3mm découpé aux bonnes cotes chez Weber Métaux. Perçage, taraudage, mais malheureusement, la plaque est très très légèrement gondolée (décidément) et est donc inexploitable. La rectification n'est pas facilement envisageable avec une telle épaisseur ; il va donc falloir voir plus épais.

N'ayant pas le matériel nécessaire pour usiner de l'aluminium, j'ai trouvé une personne qui pourrait me le faire. Quelques temps plus tard, je reçois mon nouveau lit chauffant...

Celui-ci fait environ 6mm d'épaisseur, sa surface supérieure est rectifiée, et possède bien sûr les oblongs pour le tenir sur son support. La plaque à des bords arrondis et une rainure est faite en dessous afin de glisser le capteur de température au cœur de la pièce.

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Ultimaker : Nouveau lit chauffant, problèmes d'extrusion et impression de travers

Nouveau lit chauffant (aka Heated bed)

L'ancien lit n'était pas pratique pour le réglage de l'horizontalité du plateau et je me suis aperçu que le verre d'insert (qui résiste aux hautes températures) que j'utilisais avec n'était pas parfaitement plan mais très légèrement courbé donc, je pouvais toujours essayé de régler mon plateau bien droit, c'était perdu d'avance.

Le seul hic, c'est que le verre d'insert, ça coûte une vraie fortune (500 à 800€ le m2), le miens, j'ai eu de la chance, je ne l'ai pas payé et de toute façon, à ce prix, il faut une autre solution abordable / réplicable.

Et pourquoi ne pas essayer avec du verre standard, au prix que ça coûte, si ça casse, c'est pas bien grave.
Rendez-vous donc, au rayon découpe d'un magasin de bricolage, j'en prends 2 pour faire des tests, du 3 et du 4mm, le vendeur et ses collègues sont certains qu'à 70ºC, le verre va casser, je suis d'avis que si le verre chauffe uniformément, ça devrait aller, j'espère que le test sera concluant, je ne veux pas y retourner et devoir leur avouer que ce fût un échec... ;)
Dans le pire des cas, j'irai à la décheterie récupérer une porte de four...

Principales modifications par rapport à la v1

  • Pour les réglages du plan, j'ai utilisé des vis moletées, ce sera bien plus pratique
  • Je n'ai pas mis d'isolant (laine de verre, alu, etc...) entre le PCB et le support en bois, l'espace devrait suffir, le bois étant en dernier recours, un bon isolant
  • Le verre n'est plus maintenu par des pattes sur le dessus mais contraint par les profilés d'alu sur les 4 côtés, ça semble convenir parfaitement, c'est beaucoup plus simple ainsi

Il ne manque plus que le verre et la v2 est prête pour un test :
Heated bed v2

Après quelques tests, j'ai l'impression (aucune mesure à l'appui) que le support en bois est moins chaud qu'avec l'isolant qui devait faire office de pont thermique.

Test de montée en température

Tout est branché, c'est parti, le lit commence à chauffer, je prends des mesures pour avoir une évolution de la montée en température, je m'aperçois rapidement que la chauffe est plus longue sur du verre standard de 3mm que sur du verre à insert de 4mm, si quelqu'un à une théorie à avancer, je suis preneur, j'en ai tout de même deux : l'ancien verre de 4mm était plaqué par des pattes contre le heated bed, alors que là, il repose dessus, du coup, la conduction de la chaleur est peut être moins bonne, la seconde piste pourrait être liée à la composition du verre à insert qui doit mieux conduire la chaleur, raison pour laquelle il ne casse pas...

Courbes de montée en température

J'utilise maintenant le lit à 70ºC, pas la moindre trace d'une fissure / casse, depuis, j'ai utilisé le plateau pour faire 2/3 impressions et le verre standard résiste parfaitement bien.

Réglage de l'horizontalité du plateau

Nouveau plateau facilement réglable, verre parfaitement droit, comparateur sorti, c'est bon, il est temps d'utiliser les pièces imprimées récemment, un adaptateur universel pour la tête de l'imprimante et son adaptateur pour comparateur (Thing 20775 - Ultimaker Generic HeadMount, Thing 22817 - Printbed Calibration Tool).

Alignement au 1/100 eme de mm avec le comparateur :
Le comparateur

Attention au piège en déplaçant la tête via logiciel, avec la taille du comparateur, la fin de la course arrive bien plus tôt et la mécanique n'aime pas du tout quand ça force...

L'alignement est parfait, avant, j'aidais toujours un peu pour la première couche en plaquant très légèrement le plateau contre la tête afin que le PLA adhère correctement, maintenant, ce n'est plus la peine, et ce, quelque soit l'endroit oû je lance l'impression sur le plateau.

Du coup, j'utilise maintenant le planificateur de projet disponible dans la RC4 de l'excellent Cura afin de lancer des impressions multiples les unes à la suite des autres, tout roule parfaitement.

PLA de mauvaise facture

J'ai commandé du PLA chez RepRapWorld il y a quelques temps pour un prix très intéressant (voir le forum de MadeInFr), reçu rapidement, je me suis empressé de faire des tests avec, tout se passe bien sur les petites impressions mais dès que je veux en faire une plus longue, à un moment ou un autre, le PLA ne sort plus de la tête d'extrusion.

Je me suis alors battu avec la vis de contrainte de l'extrudeur (partie froide) : si on ne visse pas assez, forcément, le PLA n'est pas assez contraint et avance quand il veut, par contre, si on visse de trop, ça déforme le PLA, et ça finit par coincer l'avancée, j'ai essayé de trouver le juste milieu mais rien n'y fait, ça finit toujours par bloquer à un moment ou un autre, j'ai vérifié une énième fois l'ovalité du PLA, il n'est pas parfait mais le logiciel est réglé en tenant compte de ce paramètre, il doit y avoir autre chose...

Et là, en renfilant le PLA dans le tube, ça coince tellement que je n'arrive pas à le pousser à la main, je retire le PLA et l'examine, je tiens enfin le coupable, le PLA est gonflé en certain endroit, suffisamment peu pour ne pas être repéré facilement mais assez pour être la cause de tous les maux précédent...

En plus du frottement dû à la déformation du PLA, la liaison entre le tube en téflon et l'isolant (tube PEEK) n'était pas parfait, et il se formait des bouchons probablement à cause de l'irrégularité du PLA (je n'ai pas eu ce souci avec du PLA de Ultimaker), voici une photo d'un de ces bouchons :

Bouchon de PLA

En suivant le conseil de equinoxe, je suis passé chez Weber Métaux à Paris, qui possède des tubes en téflon de 4mm intérieur, 6mm extérieur, parfait, c'est exactement ce qu'il faut, d'ailleurs, c'est également là bas que j'ai trouvé les vis moletées pour le réglage du plateau.

Je n'ai pas encore eu le temps de monter ce nouveau tube, mais pour le moment, je stoppe mes tests avec le PLA de RepRapWorld, je ressort celui de Ultimaker qui coute bien plus chèr mais qui est de très bonne qualité.

Impression de travers

WTF ? la première chose qui m'est venu à l'esprit en voyant ça après une nuit d'impression :
Impression de travers

C'est bel et bien un problème mécanique dû au glissement des barres qui supportent la partie mobile.

Pour savoir si vous êtes sujet à ce problème, faites faire de larges cercles à la tête d'impression, si vous entendez un bruit (TAP!) au moment du changement de direction, c'est une des barres qui vient taper sur les butées en bois (celles qui sont en contact avec les roulements à billes).

Sur la vidéo, on voit clairement que des mouvements linéaires ne posent pas de souci, par contre, de larges mouvements circulaires (à ~10 secondes dans la vidéo) le font apparaitre immédiatement.

Pour régler ce problème, je me suis contenté de mettre de l'huile ou du WD40 sur les barres afin que ça coulisse mieux, la graisse ne pénètrant pas assez.

Mise à jour de l'Ultimaker

Ça fait pas mal de temps que je n'ai donné de nouvelle de mon Ultimaker, et pourtant, pas mal de chose à dire...

Réception des pièces de remplacement et peinture

Dans un précédent billet, j'expliquais que le colis de mon Ultimaker avait été mal traité durant le transport et que des pièces en bois de l'imprimante était cassées, une erreur s'est également glissée : ils m'avait fourni une pièce ne correspondant pas m'obligeant à usiner une entretoise.

J'ai contacté le support à ce sujet qui à été très réactif car ils m'ont aussitôt expédié un colis avec de toutes nouvelles pièces, réception en moins d'une semaine, merci Ultimaker pour la réactivité.

Quitte à devoir tout démonté et tout remonté, je me suis dit qu'il serait pas mal de la peindre, d'ailleurs, la légende raconte qu'une Ultimaker peinte se sent mieux et du coup, imprime mieux... ;)

J'étais parti pour tout peindre en vert et me suis dit que ce serait plus sympa d'avoir plusieurs couleurs, ce que je n'avais pas prévu, c'est que ça allait me prendre un temps fou, bref, c'est fait mais ce fût long, faute de temps.

Voici le résultat :
L'Ultimaker peinte ! IMG_0082.jpg

L'extérieur est peint en noir, l'intérieur en vert, toutes les autres pièces fixes en jaune ou orange.

Heated bed

J'ai beau imprimer uniquement du PLA, de légères déformations se forment sous les pièces dû à la rétractation du plastique refroidissant, l'idée est de mettre un lit chauffant (heated bed) permettant de garder la pièce en cours d'impression uniformément chaude.

J'ai voulu faire au plus simple pour le lit chauffant, je l'ai donc commandé, c'est un simple PCB sur lequel est gravé une piste en serpentin faisant office d'élément chauffant, on trouve également 2 diodes têtes bêches servant à indiquer si le lit chauffe ou non.

Les soudures d'origines, de la grande qualité, je fais mieux avec mes pieds :
Oh, les belles soudures

Avant un quelconque montage, j'ai fait quelques tests, ça chauffe parfaitement bien...
Ça chauffe !

Qui dit lit chauffant dit nouveau support pour l'impression, il est bien sûr hors de question de poser l'élément chauffant sur la plateforme d'origine en acrylique.

Le support sera en bois, en contreplaqué de 10mm d'épaisseur, légèrement surélevé à l'aide d'entretoise, le lit chauffant trouvera sa place, enfin, posé sur ce dernier, on trouvera une plaque de verre à insert sur lequel les impressions se feront.

Les couches successivent : Contre-plaqué, alu, isolant, mylar, lit chauffant.
La plaque de contre-plaqué Une couche d'aluminium Une couche d'isolant Une couche de Mylar Le lit chauffant

Le nouveau support étant légèrement plus épais que celui par défaut, le réglage du capteur de fin de course supérieur de l'axe Z doit être légèrement modifié, pour cela un simple profilé d'alu à fait l'affaire...
Patte d'adaptation Patte d'adaptation

La pièce une fois installée :
Patte d'adaptation

Le réglage du plan se fait à l'aide de 4 vis situées en dessous du support, l'utilisation d'une clef Allen est obligatoire, j'ai prévu de les remplacer par des vis moletées. L'impression de 4 pièces de remplacement « Z-stage spring-screwblock » (Thing:21480) sans pas de vis à également été nécessaire pour l'adaptation du nouveau support.

Pièce d'adaptation pour le lit chauffant

Concernant la partie commande et capteur, j'ai suivi à la lettre les indications d'installation du wiki de Ultimaker, ne possédant pas d'alimentation de 19V suffisamment puissante pour remplacer celle d'origine afin d'alimenter l'imprimante et le lit chauffant, j'ai choisi d'alimenter ce dernier via une source secondaire, ça tombe bien, une alimentation industrielle 12V / 20A toute petite trouvée en brocante pour 3€ ne demandait qu'à servir...

La carte de l'Ultimaker permet d'origine de piloter un lit chauffant, en fait, on vient se brancher sur un des deux Mosfet restants sur 3 (le premier servant pour la tête d'extrustion), j'ai d'ailleurs supprimer le second Mosfet afin de faire de la place pour pouvoir poser un radiateur sur celui pilotant le lit chauffant.

Pour le capteur de température du lit chauffant, il suffit simplement d'ajouter une résistance de 4,7Kohms sur la carte de commande à l'endroit indiqué.

IMG_0083.jpg

Un peu de lumière

Des réglettes de led multicolores de Ikea trainait dans mon bureau sans réelle utilité, ils en ont finalement trouvé une pour éclairer l'impression.

La surface de travail éclairée :
Éclairage de la surface de travail

Vue sur les barettes de Leds :
IMG_0087.jpg IMG_0090.jpg

Concernant la connection des leds, je vous déconseille fortement d'utiliser le 12V du ventilateur, ce régulateur chauffe déjà énormément et lui ajouter une charge de 400mA (intensité max des réglettes) pourrait le voir fumer très rapidement, coupant, du coup l'alimentation du ventilateur...Je lui ai d'ailleurs mis un dissipateur car je trouve qu'il chauffait déjà énormément.

Quelques photos en vracs


IMG_0072.jpg IMG_0073.jpg IMG_0076.jpg

La suite dès que j'ai un peu de temps...