Le méplat de l’axe du moteur

Les moteurs pas à pas que j’ai commandés n’ont malheureusement pas de méplat sur l’axe (permettant de verrouiller sur l’axe les pièces à emboîter, comme les poulies).

Il va donc falloir limer l’axe pour obtenir notre méplat. Tout d’abord protéger les trous pour empêcher la poussière de s’incruster dans le moteur ou les pas de vis.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Bloquer l’axe dans un étau.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Le limer, tranquillement et uniformément jusqu’à obtenir un méplat satisfaisant.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Et voilà !

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Matos, pièces et manuel

Indispensable : le manuel de montage de la Mendel90 par Nophead. Cette doc vise la version « Dibond » (plaqué alu) de la Mendel90, mais à quelques détails prêts (largeur de vis, de barres, de coupleurs ou de roulements) elle s’applique très bien au montage de la Sturdy (jusqu’à maintenant en tout cas) [edit : finalement, les listes de matériel de ce manuel ne sont pas fiables pour la Sturdy, se référer aux BOM du Github de Nophead pour la version Sturdy]. Il ne faut pas se presser, et bien prendre le temps de lire ce que dit le manuel, plusieurs fois si nécessaire, jusqu’à ce que ce soit clair.

[edit  : Autre conseil, toujours avoir sous la main le modèle 3D « explosé » dans OpenSCAD. Pouvoir se déplacer dans le modèle et tourner autour des pièces permet souvent de lever des doutes ou incompréhensions. Je ferai un billet à ce sujet.]

Les plaques de MDF ne sont pas encore arrivées, mais il y a largement de quoi s’occuper avec le montage des sous-parties de l’imprimante.

Quelques outils qui vont être nécessaires :

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

 

J’ai commandé les pièces plastiques et la visserie directement à Nophead pour ne pas m’embêter (ainsi que le support plateau en Dibond, le circuit electronique pour connecter l’extrudeur et le « hobbed bolt ») pour un total d’environ 200€. Ce n’est pas donné, mais ça fait beaucoup de temps de gagné et j’ai confiance en la qualité des pièces.

Remarque avant d’attaquer l’assemblage des différentes parties : la plupart du temps, il faut simplement enclencher les vis dans les pas de vis, et ne pas bloquer tout de suite les écrous autobloquants.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA OLYMPUS DIGITAL CAMERA

 

Enfin, les barres lisses et les tiges filetées ont été commandées sur Ebay pour une cinquantaine d’euros (pré-découpées à la bonne taille).

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Les barres sont huilées, il faut penser à les dégraisser avec de l’acétone avant de les utiliser.

L’extrudeur

Après les moteurs et la carte de contrôle de l’imprimante, un petit mot sur l’extrudeur.

Il s’agit de la partie qui prend en entrée le filament de plastique et qui dépose les couches de plastique fondu en sortie. Il est composé de plusieurs éléments :

  • la partie chaude (hot end), composée de la buse qui dépose le plastique, une résistance qui chauffe fort pour le faire fondre, un thermistor pour mesurer la température
  • la partie froide, isolée autant que possible de la partie chaude (utilisation de gaines PTFE), avec un moteur qui entraîne un engrenage qui lui même entraîne le filament vers la partie chaude
extrait de http://reprap.org/

extrait de http://reprap.org/

Plusieurs designs d’extrudeur ont été conçus, celui de la Mendel90 se base sur celui de Wade : Wade’s geared extruder.

La partie chaude utilisée par Nophead est la J-Head Mk V-B qui prend du filament de 3 mm en entrée et a une diamètre d’extrusion de 0.4mm.

J’ai opté pour la J-Head Mk V (en 3mm / 0.4mm) car c’est celle que j’ai trouvée à bon prix. A priori, la seule différence est la matière de la buse, ça devrait faire l’affaire.

La liste des hot end est répertoriée ici.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

 

36€ sur ebay.

Carte contrôleur (Melzi)

Toutes mes commandes sont enfin arrivées. En fait, il ne me manque que les planches de MDF, alors que c’est à peu près la seule chose que je n’ai pas commandée en Angleterre ou en Chine 😉

La carte contrôleur permet de piloter l’imprimante. Elle est connectée aux moteurs, plateau chauffant, au chauffage de la buse, aux thermistances, aux interrupteurs de fin de course etc. C’est elle qui est responsable de l’impression.

Bref j’ai reçu la carte électronique de contrôle aujourd’hui, une Melzi. J’ai pas mal hésité entre la config la plus répandue, à savoir un Arduino Mega + shield RAMPS 1.4 et la Melzi.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

J’ai opté pour la Melzi essentiellement pour 2 raisons : la première, c’est que c’est la carte que Nophead propose par défaut dans son kit, donc pas besoin de modifier le gabarit de perçage. La seconde, c’est que la Melzi utilise des borniers à vis pour tous les câbles, ça me semble beaucoup plus fiable que les connecteurs habituels qui n’ont pas de réel blocage mécanique.

La Melzi est vraiment un « tout en un », les pilotes des moteurs sont pré-soudés (A4988), les connecteurs sont bien disposés etc. Mais il faut savoir que la solution basée sur un shield RAMPS étant plus répandue représente souvent le standard. Il sera plus facile de la faire évoluer (piloter plusieurs buses, ajouter un écran de contrôle etc.). Des évolutions sont aussi possibles sur la Melzi, mais au prix d’efforts/recherches plus importants.

Cette commande faisait partie des quelques une passées sur Aliexpress, donc j’ai voulu la tester rapidement (et sommairement), c’est à dire charger le Firmware Marlin modifié par Nophead pour m’assurer que cette première phase se passait bien.

Avant toute chose, s’assurer que le cavalier de l’auto-reset est bien inséré (à droite sur l’image ci-dessous), et que le cavalier indiquant le mode d’alimentation de la carte est bien sur USB (pas besoin de s’embêter davantage, il s’agit seulement de charger le firmware) (à gauche sur la photo ci-dessous).

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

 

Ensuite, récupérer la version modifiée par Nophead du Firmware Marlin, dispo sur son Github. Le répertoire Melzi est à copier dans le dossier « hardware » du répertoire d’installation de l’IDE Arduino. On ouvre après le fichier principal du projet (Marlin.ino).

Il ne reste plus qu’à connecter la carte Melzi en USB, attendre que le driver s’installe et charger le firmware (s’assurer que le type de carte « Melzi W/ ATmega1284p 16mhz » et le bon port sont bien sélectionnés dans le menu « Outils »).

Le chargement s’est bien passé, ouf 🙂

melzi_firmware_loaded

arduino_melzi

Carté payée 37€ sur Aliexpress (les 4 drivers A4988 sont intégrés).

Choix des moteurs

Les moteurs pas à pas couramment utilisés sur les RepRap sont des Nema 17. Ce standard spécifie le « format » (dimensions) du moteur, mais il existe une grande variété de Nema 17.

La Mendel90 utilise 5 moteurs :

  • 2 pour l’axe Z
  • 1 pour l’axe X
  • 1 pour l’axe Y
  • 1 pour l’extrudeur

Le site officiel RepRap donne ces quelques recommandations :

  • Alimentation : 3 à 5 V
  • Courant : 1 à 1.5 A
  • Diamètre de l’axe : 5 mm
  • Couple de maintien : 40 N-cm (= 56 oz-in ou = 4 kg-cm)
  • Angle : 1.8°

Nophead inclu dans son kit des moteurs avec un couple de 43 N-cm (61 oz-in ou 4.4 kg-cm). Mieux vaut plus que pas assez.

A noter que les pilotes de moteurs les plus courants (A4988) ne délivreront que 1 A en standard et pourront pousser jusqu’à 2 A avec un refroidissement.

L’axe Z est porté par 2 moteurs pas à pas connectés au même pilote. Mais cet axe étant très peu sollicité (sur la Mendel90 en tout cas), j’imagine que ce n’est pas un problème.

J’ai fini par choisir ces moteurs :

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

  • Alimentation : 2.8 V
  • Courant : 1.68 A
  • Diamètre de l’axe : 5 mm
  • Couple de maintien : 49 N-cm (= 70 oz-in ou = 5 kg-cm)
  • Angle : 1.8°

On est pas trop loin des valeurs recommandées. D’ailleurs sur certains sites ils sont conseillés. On verra bien ce que ça donne !

55 € les 5 sur Aliexpress avec la livraison.

Etat d’avancement des commandes

Une bonne partie du matos est arrivé, on va bientôt pouvoir s’y mettre 🙂

Composants

Vue d’ensemble

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Les moteurs pas à pas, en espérant qu’ils feront l’affaire

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Les pièces plastiques imprimées par Nophead

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Ventilo, résistances, nappe, connecteurs…

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Courroies et poulies (GT2, T5, au choix), plateau chauffant, roulements à billes…

La plupart des commandes sont arrivées. J’attends encore :

  • La carte Melzi
  • Les roulements linéaires LM10UU
  • Les roulements à billes 624
  • Quelques gaines en PTFE
  • Les plaques de MDF 12mm hydrofuge

Ajout d’un caisson

Je prévois de fabriquer un capot pour l’imprimante. J’y vois plusieurs avantages :

  • La protéger contre la poussière
  • Le design
  • Conserver un certain niveau de chaleur à l’intérieur

L’objectif est de concevoir un capot qui ne nécessite pas de modification de l’imprimante. Il pourra être ajouté ou retiré facilement.

Le port USB sera reporté en façade.

Mendel90_base

 

Mendel90_base_Box

 

Mendel90_base_Box_back

Un petit cache sera réalisé plus tard pour boucher l’ouverture sur la chambre chaude lorsque de l’imprimante sera éteinte.

Software

Il va falloir installer quelques logiciels pour démarrer :

OpenSCAD va permettre d’ouvrir les sources OpenSCAD téléchargés sur le Github de Nophead, et éventuellement les modifier. Mais surtout, générer le modèle 3D.

Python permet d’utiliser des scripts pour automatiser certaines actions en cas de modifications sur la config de base : génération de la liste du matériel, génération des gabarits de perçage… (Inkscape permet de les générer au format PDF).

Sketchup me servira pour concevoir le capot de l’imprimante.

L’IDE Arduino sera nécessaire pour charger le firmware de la carte électronique de contrôle de l’imprimante (et le modifier).

Mendel90_Sturdy_OpenSCADModel

 

Vue "explosée"

Vue « explosée »

Faire les courses…

Première étape : commander les différents composants.

Liste des composants (attention, il s’agit de la liste que j’ai utilisé au moment de la fabrication de mon imprimante, cette liste a peut-être évoluée sur le Github de Nophead)

Comme je n’ai pas choisi l’option « Kit complet à monter », je dois me procurer les composants par mes propres moyens.

Pour limiter les coûts, j’ai commandé beaucoup d’éléments en Chine, de préférence via Ebay, sinon via Aliexpress pour ceux que je n’ai pas pu trouver sur le premier.

J’ai commandé la plupart des compos sur ces 2 sites (électronique, roulements, moteurs, alimentation, extruder, plateau chauffant…), les prix sont imbattables, mais les délais de livraison sont souvent de l’ordre de 3-4 semaines, il faut le savoir. Ces quelques semaines passent vite, car il y a beaucoup de lecture pour s’occuper et se préparer !

Les parties imprimées, de même que la visserie et 2-3 bricoles ont été commandées directement auprès de Chris (Nophead, le concepteur de la Mendel90).

Le MDF 12mm (pour le chassis) n’est pas si standard que ça. Chez Casto et Leroy Merlin, j’ai trouvé du 10 ou du 15mm. Heureusement, Leroy Merlin proposait aussi du MDF hydrofuge, qui lui existait en 12mm (sur commande).

J’ai essayé de coller autant que possible à la liste pour éviter les mauvaises surprises. J’aurais tout de même quelques ajustements à prévoir (thermistor utilisé pour le plateau chauffant, moteurs à vérifier…).

Je n’ai pas refait de calcul complet, mais je suis sur un budget autour des 600€,  répartis sur une bonne trentaine de commandes. Au final, je devrais avoir pas mal d’éléments en rab. J’ai aussi prévu de quoi construire un « capot » pour l’imprimante (chambre de chauffe, design et protection de la poussière).

Bref, j’aurais pu économiser davantage sur pas mal d’éléments. Dans la communauté RepRap, des gars ont construit leur Mendel90 pour moins de 300€.

Quelques liens utiles pour faire ses commandes :

http://www.ebay.com/

http://www.aliexpress.com/

http://www.conrad.fr/

http://www.selectronic.fr/

http://www.gotronic.fr/

Le choix de la Mendel90

Après un rapide tour d’horizon des principales variantes de RepRap, mon choix s’est porté sur le design de Nophead (Chris) avec sa Mendel90.

C’est une imprimante qui a beaucoup de succès au sein de la communauté.

Ces principaux atouts sont :

  • Un design qui a fait ses preuves
  • Un châssis basés sur 2 plaques rigides à 90°, au lieux d’un assemblage de tiges filetées (très fréquent sur les RepRap)
  • Une construction plus facile
  • Le calibrage est simplifié, les 2 plans étant à 90°
  • Démontage partiel facilité
  • Peu de câblage apparent
  • Le plateau ne se déplace que sur l’axe Y, pas de contrainte par rapport à son poids
  • Les moteurs de l’axe Z sont en bas, la jonction moteur/tige n’a pas à supporter le poids de l’axe X contrairement aux designs avec les moteurs en haut.
  • Possibilité d’imprimer un gabarit pour facilement percer les plaques du châssis aux bons endroits.
  • Les designs avec des tiges et une base triangulaire sont plus sensibles aux mouvements rapides de l’axe X, le cadre est moins stable
  • La Mendel90 est conçue pour limiter au maximum les contraintes appliquées aux câbles électriques.

La Prusa i3 est très intéressante aussi, mais il fallait choisir… alors ça sera la Mendel90, dans sa version « Sturdy ». C’est à dire avec des panneaux de MDF à la place du Plexy ou du Dibond. C’est plus facile à se procurer, à travailler et à personnaliser.

Le blog de Nophead

Le Github de la Mendel90, pour tous les sources

La section Mendel90 du site RepRap