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Imprimer directement en plusieurs couleurs peut vraiment être intéressant, par exemple, pour intégrer des pictogrammes informatifs sur la face d'un objet ou simplement dans un but purement décoratif.

Ultimaker propose un kit permettant d'imprimer en 2 couleurs (ou 2 filaments de matériaux différents) mais les retours sur les forums ne m'ont pas convaincus de l'acheter, je pense au final que le ratio coût / intérêt n'est pas vraiment bon lorsque l'on s'en sert uniquement pour du multi couleurs, l'intérêt est bien plus grand pour de l'impression multi-matériaux (support en PVA par exemple).

Je vais vous expliquer 2 méthodes qui vous permettront de passer à l'impression multi couleur avec un seul extrudeur.

Notez que cet article tourne autour de l'Ultimaker et de son slicer Cura mais il est tout à fait possible d'adapter cette solution à toute RepRap.

Avec le plugin Cura : PauseAtZ

En utilisant le plugin fourni avec Cura PauseAtZ qui permet, comme son nom l'indique, de stopper l'impression à une certaine hauteur, de parker la tête afin de changer le filament et ensuite de relancer l'impression avec le nouveau filament.

Le principal problème de cette technique est qu'il ne permet pas à une couche d'avoir plusieurs couleurs, rien de vraiment nouveau avec cette méthode...

Feinter le slicer : PauseAtExtruderChange

Dans cette méthode, on va utiliser Cura exactement comme si nous avions le kit de double extrusion, et allons dire à Cura de slicer comme tel. C'est par la suite que nous allons lire le GCode et remplacer l'instruction de changement de tête (Tx) par des instructions permettant de parker la tête le temps d'effectuer le changement de filament.

Voici les étapes exactes :

1. Parker le Z
2. Déplacer la tête en X, Y à la position de parkage
3. Stopper le ventilateur
4. Attendre une action de l'utilisateur (nécessite un ulticontrolleur TODO)
5. Restaurer la position X, Y
6. Redémarrer le ventilateur
7. Restaurer le Z

Nous pourrions également utiliser le G-Code M600 mais il s'agit d'une instruction en test qui n'est pas inclut par défaut dans tous les firmware et l'utilisation de nos propres instructions nous permet de faire exactement ce que l'on souhaite...

En pratique

1. Installez le plugin Cura PauseAtExtruderChange, (déposez simplement le fichier PauseAtExtruderChange.py dans le dossier ~/.cura/VERSION/plugins)

2. Créons un nouveau profil d'imprimante : File > Machine setting > Add new machine, dans le panel Extruder 2, on s'assure que Offset X et Offset Y soit égal à 0 comme dans l'image ci-dessous :

3. Importez vos fichiers stl, précisez à Cura que vous souhaitez les fusionner pour faire de la double extrusion (sélectionnez le premier objet d'un clique gauche, puis, bouton droit sur le second objet et cliquez sur Dual extrusion merge)

4. Ajoutez le plugin, modifiez les paramètres tel que vous le souhaitez et vous voilà avec votre fichier G-Code modifié

5. Lancez l'impression et l'imprimante vous signalera chaque changement de couleur, il vous restera alors à changer le filament, valider le changement auprès de l'imprimante, l'impression reprendra alors exactement oû elle avait été arrêtée mais avec un autre filament.

Note: Vous pouvez aussi utiliser le fichier python directement en ligne de commande : python PauseAtExtruderChange.py file.gcode > out.gcode (python PauseAtExtruderChange.py -h pour avoir de l'aide)

Voilà ce qu'il est possible de faire très simplement :

Vous voilà maintenant capable d'imprimer en multi couleur d'une manière un peu plus évoluée qu'avec PauseAtZ, néanmoins, l'utilisation de PauseAtExtruderChange ne sera intéressante que pour des impressions ou le nombre de changement de couleur par couche est faible sinon, vous risquez de passer votre temps à changer de filament...

Cela fait un bon bout de temps que je n'avais pas écrit d'article sur l'Ultimaker, il faut dire qu'elle fonctionne parfaitement bien et que je n'ai plus à me préoccuper des réglages et autres et je me focalise depuis quelques mois sur d'autres projets qui en dépendent complètement dont Bleuette ou LeMurmureDuSon.

Extracteur d'air

En suite direct avec l'article Extracteur de fumées fait soi-même, voici l'adaptation pour Ultimaker qui vous permettra d'absorber les mauvaises odeurs très présentes lors d'impression avec de l'ABS avec toutes les particules que vous vous apprêtiez à respirer...

Les sources OpenScad sont disponibles par ici : https://github.com/hugokernel/OpenSCAD_Things/tree/master/ActiveCarbonExtractor

Une nouvelle tête

Le remplacement du système de maintien du tube par le Bowden Clamp v2 m'a été très utile pour l'utilisation de PLA de qualité médiocre et s'est avérée assez fiable dans le temps mais ce n'était pas parfait, le bouchon fini par se déformé et quand ça force de trop, le tube fini tout de même par glisser vers le haut...

Au cours d'une discussion sur le forum d'Ultimaker, j'ai décidé de suivre le conseil de Gaël et de m'orienter vers des raccords rapides pneumatique, une petite recherche sur le net et les voilà commandés (LOT5 One Touch Hex Socket Male Connector 6mm 1/8" thread Replace SMC KQ2S06-01S).

Attention, les attaches rapides du lien Ebay ci-dessus ne permettent pas de faire traverser complètement le tube, mais pas de souci, un coup de perceuse suffisamment précis (prenez garde à ne pas abîmer la partie mobile à l'intérieur) et le tube passe sans problème, si vous connaissez une source pour des raccords pneumatiques de diamètre 6mm traversant, je suis preneur.

Un petit tour par OpenSCAD et nous voilà avec la pièce qui servira de support à nos attaches rapides (oui, au pluriel, en cas de double extrusion...), et vous remarquerez les emplacements pour les écrous M3 :

Les attaches rapides vissées sur leur support, c'est prêt à être monté...

Cela fait une dizaine de jour que je teste ce système de maintien et pas le moindre problème pour le moment...

Tous les sources OpenSCAD sont sur github : https://github.com/hugokernel/OpenSCAD_Things/tree/master/Bowden%20Clamp%20v3

Mise à jour du micrologiciel Marlin

J'utilise énormément la fonction suicide sur l'Ultimaker qui permet l'arrêt complet une fois l'impression finie (voir Carte de suicide pour RepRap).

Le principe est simple, lors de la construction du fichier G-Code, on ajoute à la fin de ce dernier le G-Code M81, il va permettre une fois lu de basculer la sortie correspondante dans un état qui coupera alors l'arrivée en énergie de l'imprimante.

Il est possible de débrayer cette fonctionnalité à l'aide d'un interrupteur qui, s'il est ouvert, empêchera toute mise en veille mais, et c'est là que le problème pointe le bout de son nez : une fois la sortie suicide basculé dans l'état de veille, il n'est plus possible d'en sortir et donc d'activer la fonction de suicide pour une nouvelle impression sans que l'imprimante ne s'éteigne immédiatement.

C'est l'objet d'un commit qui vient combler ce problème.

Support pour ventilateur

J'ai profité de la maintenance de mon Ultimaker pour changer la buse / support de ventilateur par le Tapir Shroud (Thing:107413).

La buse en PLA étant très proche du corps chauffant, pour la protéger, je l'ai recouverte de scotch aluminium.

Très bonne buse qu'il faudra malheureusement modifier en cas de double extrusion...

Cela fait un bon bout de temps que je n'avais pas écrit d'article sur l'Ultimaker, il faut dire qu'elle fonctionne parfaitement bien et que je n'ai plus à me préoccuper des réglages et autres et je me focalise depuis quelques mois sur d'autres projets qui en dépendent complètement dont Bleuette ou LeMurmureDuSon.

Extracteur d'air

En suite direct avec l'article Extracteur de fumées fait soi-même, voici l'adaptation pour Ultimaker qui vous permettra d'absorber les mauvaises odeurs très présentes lors d'impression avec de l'ABS avec toutes les particules que vous vous apprêtiez à respirer...

Les sources OpenScad sont disponibles par ici : https://github.com/hugokernel/OpenSCAD_Things/tree/master/ActiveCarbonExtractor

Une nouvelle tête

Le remplacement du système de maintien du tube par le Bowden Clamp v2 m'a été très utile pour l'utilisation de PLA de qualité médiocre et s'est avérée assez fiable dans le temps mais ce n'était pas parfait, le bouchon fini par se déformé et quand ça force de trop, le tube fini tout de même par glisser vers le haut...

Au cours d'une discussion sur le forum d'Ultimaker, j'ai décidé de suivre le conseil de Gaël et de m'orienter vers des raccords rapides pneumatique, une petite recherche sur le net et les voilà commandés (LOT5 One Touch Hex Socket Male Connector 6mm 1/8" thread Replace SMC KQ2S06-01S).

Attention, les attaches rapides du lien Ebay ci-dessus ne permettent pas de faire traverser complètement le tube, mais pas de souci, un coup de perceuse suffisamment précis (prenez garde à ne pas abîmer la partie mobile à l'intérieur) et le tube passe sans problème, si vous connaissez une source pour des raccords pneumatiques de diamètre 6mm traversant, je suis preneur.

Un petit tour par OpenSCAD et nous voilà avec la pièce qui servira de support à nos attaches rapides (oui, au pluriel, en cas de double extrusion...), et vous remarquerez les emplacements pour les écrous M3 :

Les attaches rapides vissées sur leur support, c'est prêt à être monté...

Cela fait une dizaine de jour que je teste ce système de maintien et pas le moindre problème pour le moment...

Tous les sources OpenSCAD sont sur github : https://github.com/hugokernel/OpenSCAD_Things/tree/master/Bowden%20Clamp%20v3

Mise à jour du micrologiciel Marlin

J'utilise énormément la fonction suicide sur l'Ultimaker qui permet l'arrêt complet une fois l'impression finie (voir Carte de suicide pour RepRap).

Le principe est simple, lors de la construction du fichier G-Code, on ajoute à la fin de ce dernier le G-Code M81, il va permettre une fois lu de basculer la sortie correspondante dans un état qui coupera alors l'arrivée en énergie de l'imprimante.

Il est possible de débrayer cette fonctionnalité à l'aide d'un interrupteur qui, s'il est ouvert, empêchera toute mise en veille mais, et c'est là que le problème pointe le bout de son nez : une fois la sortie suicide basculé dans l'état de veille, il n'est plus possible d'en sortir et donc d'activer la fonction de suicide pour une nouvelle impression sans que l'imprimante ne s'éteigne immédiatement.

C'est l'objet d'un commit qui vient combler ce problème.

Support pour ventilateur

J'ai profité de la maintenance de mon Ultimaker pour changer la buse / support de ventilateur par le Tapir Shroud (Thing:107413).

La buse en PLA étant très proche du corps chauffant, pour la protéger, je l'ai recouverte de scotch aluminium.

Très bonne buse qu'il faudra malheureusement modifier en cas de double extrusion...

Bleuette marche

Pour commencer, voici une vidéo de Bleuette effectuant ses premiers mouvements :

Bleuette first step from hugo on Vimeo.

L'électronique

Le contrôle des servos de Bleuette (12 pour les pattes + 2 optionnels) se fait au travers d'une carte fille (shield) pour Arduino conçue pour ne pas être totalement dépendante de Bleuette, ainsi, vous pouvez parfaitement l'utiliser pour un tout autre projet.

Ses caractéristiques sont les suivantes :

• Gestion parfaitement synchrones (voir en dessous) de 14 servos
• Contrôle de la tension des servos
• Contrôle du courant consommé par les servos
• Port d'extension intégré (avec disponibilité de l'alimentation +5V et 4 entrées / sorties RA2 à RA5)

Parfaitement synchrone signifie que les impulsions à destination des servos commencent toutes au même moment avec un décalage très très faible, vous pouvez lire la documentation originale sur la carte.

Le pilotage des servos se fait en envoyant des trames de 17 octets contenant une entête, une commande et la position des servos + un checksum.

J'ai fait faire les PCB par Seeedstudio, qui fait de la très bonne qualité pour un prix très intéressant. La carte est simple à réaliser, la soudure du PIC18F452 nécessite tout de même un peu de doigté et un minium de matériel mais ça reste jouable avec du matériel amateur.

Voici une vue de la carte :

Si vous souhaitez faire vous même la carte, rendez-vous sur cette page pour avoir la dernière version des fichiers Eagle : Pcb de Bleuette

Pour ceux qui souhaiteraient se procurer une carte (version 1.0.2), frais de port inclu pour la France métropolitaine :

• La carte seul (sans composant) pour 6€, livraison en France
• Le PIC18F452 programmé : 10€
• Pour le kit complet, carte + composants soudé ou non, me contacter

Notez également que j'ai effectué des modifications récentes sur le schéma de principe et le PCB, elle est dorénavant en 1.2.1 (ajout d'un condensateur de découplage C9, des diodes zener D2 et D3 de protection sur les entrées analogiques, modification de l'interrupteur, ajout d'un pont SJ1 pour le reset).

Logiciel

La méca et l'électronique étant finies, j'ai pu attaquer le logiciel embarqué qui est de 2 sortes :

L'assembleur PIC

Rien de spécial à dire, il se trouve ici et comporte tout ce dont on a besoin pour piloter Bleuette et donc ne devrait plus vraiment évoluer...

Le code pour Arduino

Voici la structure :

• bleuette\\bleuette.ino : Le point de départ du code à ouvrir avec l'éditeur Arduino
• bleuette\\sequences.h : Ici sont stockées les séquences de mouvement des pattes (voir plus bas)

Et nous avons 4 librairies :

• Bleuette : C'est par ici que tout passe
• Sequencer : C'est lui qui gère les sequences définies dans le fichiers sequences
• ServoController : Pilote de la carte de contrôle de servos
• SerialCommand : Librairie externe très pratique pour la gestion de commande via la liaison série.

Déplacer Bleuette

Pour faire bouger les pattes de Bleuette, c'est assez simple, commençons par un exemple :

bleuette.servo.set(0, 128);

Cela aura pour effet de positionner le servo 0 à sa position intermédiaire 128.

Si maintenant, on souhaite faire faire des pompes à Bleuette, on ne va pas répéter 24 fois la commande précédente pour positionner chaque patte, sinon, on ne va jamais s'en sortir ! Utilisons plutôt, une séquence :

Tout d'abord, déclarons une structure de type motion_t nommée motion_pushup :

// Push up
motion_t motion_pushup[] = {
    {
        DELAY_MIN, // Durée du déplacement courant
        {
            __, __, __, __, __, __, // Position des pattes horizontales
            UP, UP, UP, UP, UP, UP // Position des pattes verticales
        },
        NULL // Une callback qui sera appelée à chaque fin d'exéction de la position
    },
    {
        DELAY_MIN,
        {
            __, __, __, __, __, __,
            DOWN, DOWN, DOWN, DOWN, DOWN, DOWN
        },
        NULL
    }
};

Puis créons la séquence en elle même :

sequence_t seq_pushup = {
    "Push up",  // Le nom de la séquence
    2, // Le nombre de mouvement dans la séquence
    motion_pushup // La structure de déplacement que nous avons créé plus haut
};

Maintenant, nous n'avons plus qu'à appelé la séquence ainsi :

// Pour la jouer en avant
bleuette.sequencer.forward(sequences[seq]);

// Pour la jouer à l'envers
bleuette.sequencer.backward(sequences[seq]);

Voilà pour cette introduction rapide, je vous invite à regarder le code, il est vraiment simple...

Évolution en cours

La prochaine évolution de Bleuette lui donnera de vrais pieds qui lui permettront de moins glisser mais surtout, lui donnera le toucher au travers d'un petit interrupteur, ainsi, en posant une patte, il pourra s'assurer que le sol est bien en dessous...

Voici une vue de ses bouts de pattes :

La partie inférieure (la demi sphere et le cylindre extérieur) est mobile et glisse dans le cylindre plus petit dans lequel se trouve un interrupteur poussoir, c'est ce dernier qui fait office de rappel mécanique.

La partie en contact avec le sol (la demi-sphere sur l'image) sera en PLA Flex afin d'obtenir un maximum d'adhérence.

Ses 6 pattes devraient en être équipées, pour cela, un circuit intégré (4512) branché sur le port OPTION permettra de sélectionner la patte à lire via une adresse sur 3 bits, on occupera ainsi seulement 3 bits de sorties pour l'adressage + 1 bit de sortie pour connaitre l'état (patte posée ou non).

Évolutions futures

Bleuette devrait être équipé d'une liaison Bluetooth, d'un capteur magnétique afin de garder un cap lorsqu'il marche et enfin, d'une tourelle mobile avec un capteur ultrason pour détecter les obstacles devant lui et tout cela intégré dans une seconde carte fille.
Bleuette se sentant un peu à l'étroit avec Arduino, il n'est pas totalement exclu que je porte le code pour tourner sur un Raspberry Pi...

Et bien entendu, Bleuette attend impatiemment des frères et soeurs : toute contribution est la bienvenue !

Jusqu'à maintenant, j'utilisais une alimentation séparée de celle d'origine pour fournir la puissance nécessaire au lit chauffant, du coup, c'étatt pas vraiment pratique car ça faisait pas mal de bordel, je voulais une solution simple et propre.

J'ai trouvé une alimentation pas chère comparée à sa puissance qui devrait faire l'affaire : 400W, oui, un lit chauffant, ça consomme énormément...

Une grosse alimentation, c'est bien mais quand elle ne sert pas, c'est bien qu'elle ne consomme pas...et justement, les firmwares des repraps disposent d'une fonction particulièrement intéressante : le suicide (G-Code M81)

Au démarrage de l'imprimante, la carte de commande de l'Ultimaker (ou n'importe quel Reprap supportant la fonctionnalité) place une entrée / sortie à l'état haut, une fois le travail d'impression terminé, l'état de la porte repasse à 0, il est alors assez simple de venir commuter un relais pour couper définitivement l'arrivée de courant dans l'alimentation, l'empêchant alors de gaspiller du courant et l'isolant du secteur...

J'ai développé une carte de commande basée sur celle de Daid avec quelques fonctions en plus :

• La fonction de suicide est débrayable à l'aide d'un interrupteur
• Le pilotage de ventilateur supplémentaire (ex: pour les moteurs pas à pas)
• Le pilotage de barrette de led avec fusible de protection
• Un fonction d'arrêt d'urgence / extinction qui coupe le courant immédiatement
• La génération du 12V utilisé pour le ventilateur de l'Ultimaker est ... naze, un pauvre 7812 qui passe son temps à chauffer, impossible d'imaginer alimenter les barettes de led et les ventilateurs des moteurs avec ça...
• Des fusibles de protection pour chacun des éléments

Voici le schéma de principe :

Et le PCB avec les explications :

Explications du fonctionnement

Pilotage de la tension du secteur

ATTENTION: Ce montage est relié directement au secteur, c'est donc potentiellement dangereux, prenez toutes les précautions d'usage...

La tension du secteur arrive directement sur le bornier P_IN et ressort par P_OUT en passant par le relais K1 ou K3 (j'ai prévu l'utilisation d'un relais standard ou statique, à votre convenance...).
Sur le couple START_0 / START_1 est relié un interrupteur poussoir (minimum 220V / 3A) qui permet de faire passer le courant dans l'alimentation 24V, alimentant alors la carte de commande de l'Ultimaker, cette dernière force alors un état haut sur la broche A1 qui arrive via le connecteur SV1 sur notre carte de suicide, forçant le relais à coller via T1 et laisser passer le courant du secteur dans l'alimentation par le relais, en relâchant le bouton poussoir, le relais reste collé...

Vous remarquerez que même si l'interrupteur de débrayage SUICIDE est ouvert, l'état haut est forcé par R2 sur la base de T1 lui permettant d'être passant et de faire coller le relais.

• Il faut impérativement utiliser pour D3 une diode de type schottky
• D1 est une diode de roue libre obligatoire si vous ne voulez pas voir le transistor T1 faire des signaux de fumée.
• Vous pouvez utiliser un relais 5 ou 12V au choix simplement en positionnant un cavalier au bon endroit sur SELECT.
• Un fusible est prévu pour la tension du secteur, je vous conseille d'en mettre un de 3A (pour une tension secteur de 220V, pour du 110V, prévoyez le double), c'est largement suffisant pour protéger une alimentation de 400W.
• Pour le bouton poussoir d'allumage, prenez-en un suffisamment costaud de 3A (voir point plus haut relatif à la tension secteur) pour encaisser le courant à l'allumage et n'oubliez pas qu'il est relié à la tension du secteur donc pensez à isoler sa connectique.
• À cause de la tension du secteur, le montage doit être isolé dans un boitier en plastique, n'hésitez pas à apposer un avertissement dessus afin de rappeler le risque

Pilotage des ventilateurs / leds et protection

Via les interrupteurs branchés SWITCH_0 et SWITCH_1, vous pouvez piloter des ventilateurs pour les moteurs pas à pas et des barettes de leds branchées respectivement sur FAN_1 / FAN_2 et LIGHT_1 / LIGHT_2, j'ai aussi mis une protection sous forme de fusible pour ces éléments, dimensionnez les fusibles en fonction de votre installation.

Pour piloter les ventilateurs et les leds, j'ai besoin d'une tension de 12V, or, comme dit plus haut, la carte de l'Ultimaker génère du 12V mais ce n'est pas vraiment une bonne solution de l'utiliser car il chauffe énormément, j'ai prévu l'utilisation d'une carte fille utilisant un régulateur à découpage permettant de générer 12V@3A directement via le 24V de l'alimentation.
Pour ne pas compliquer le montage, j'ai utilisé une carte abaisseur de tension à découpage générant le 12V depuis les 24V de l'alimentation trouvé sur DealExtreme, elle possède un excellent rendement et est plutôt de bonne qualité (hormis la diode schottky qui n'a pas faite long feu).

Pour la brancher sur le PCB, voici les codes couleurs des pattes (référez-vous à la vue du PCB plus haut) :

Note: vous n'êtes pas obligé d'utiliser la carte fille, j'ai prévu la place pour ajouter un 7812 uniquement si l'intensité demandée n'est pas trop forte...

Toutes les valeurs des composants sont spécifiées, ils sont tous traversant donc pas vraiment de difficulté pour réaliser cette carte... Les fichiers au format Eagle sont joint avec cet article.

L'arrêt d'urgence

Le fonctionnement de l'arrêt d'urgence est simple, l'appui sur le bouton force un état bas sur la base de T1, ce dernier arrête alors d'être passant, le relais se décolle, le courant n'arrive plus et tout s'éteint, ça y est, c'est fini, on en parle plus...Et non, malheuresement, ce n'est pas si simple à cause de l'inertie de l'alimentation dû à ses condensateurs et ses selfs surgonflés, un bref appuie sur l'arrêt d'urgence ne suffit donc pas à stopper net l'ensemble et j'ai dû modifier mon circuit d'arrêt d'urgence.

En fait, mon bouton d'arrêt d'urgence n'est pas relié à la carte ci-dessus mais à la commande d'un relais monté en série avec le courant issue de la sortie de l'alimentation de 24V et une grosse résistance de puissance de 1W, il laisse passer le courant au repos, un appui sur le bouton, va faire coller le relais qui va alors s'autoalimenter. Le courant résiduel de l'alimentation est alors dérivé dans ce relais et déchargé très rapidement dans la résistance de puissance, ainsi, un bref appui suffit à couper l'arrivée de courant immédiatement.

Selon votre alimentation, il est possible que vous n'ayez pas à ajouter ce montage supplémentaire.

Une boite

Voici une boite dans laquelle vous pourrez ranger cette carte, imprimez la de préférence en PLA car en ABS, vous aurez de gros soucis de rétractation.

Le source au format OpenSCAD est disponible sur GitHub : OpenSCAD_Things / Ultimaker / Suicide Case

Dans un prochain article, j'expliquerai comment j'ai intégré cette boite et tout le reste dans l'Ultimaker.

Conclusion

La carte est intégrée depuis quelques temps maintenant et aucun souci, c'est vraiment pratique, surtout avec une alimentation aussi puissante, ça à un côté plutôt rassurant...

Concernant l'intégration dans l'imprimante de tout ce joli monde, ce sera l'occasion d'un prochain article...