Fonctionnement et maintenance d'une imprimante 3D
Présentation
L'objectif de cette page est double : tout d'abord, apprendre comment fonctionne une imprimante 3D. Ensuite, il y aura des guides en fonction des imprimantes, permettant de savoir comment la maintenir, et comment réagir à des problèmes courants.
Fonctionnement d'une imprimante 3D
Les imprimantes 3D sont séparées en plusieurs grandes catégories :
- Les imprimantes FDM : c'est les plus courantes pour l'instant, elles déposent du plastique en fusion (sous forme de filament) en couches, pour former l'objet final.
- Les imprimantes résines (DLP/SLA/LCD) : plus rares car plus complexes à utiliser, elles utilisent un bain de résine photo-réactive et une source de lumière pour durcir cette résine aux endroits désirés.
- Les imprimantes SLS : arrivant peu à peu aux consommateurs lambda, elles font fondre de la poudre métallique à l'aide d'un laser dirigé pour faire des pièces métalliques.
| FDM | Résine | SLS | |
|---|---|---|---|
| Avantages | Très rapide, très facile d'utilisation, pas cher | Relativement lent, pas cher, qualité excellente | Relativement rapide, solidité extrême |
| Inconvénients | Qualité faible, solidité faible | Mise en place complexe (car résine toxique), solidité faible | Extrêmement cher (~14k€) |
Dans cette page, nous allons nous concentrer sur les imprimantes FDM. En effet, ces dernières sont les plus adaptées pour le Clubelek.
Les imprimantes 3D peuvent être généralement scindées en 4 grandes parties :
- L'ensemble d'extrusion, permettant de faire chauffer du plastique, de le pousser et de le déposer.
- L'ensemble de mouvement, permettant de faire bouger l'extrudeur aux endroits désirés
- Le lit d'impression, servant comme support pour l'impression
- L'électronique de contrôle, assurant que tout cela fonctionne en harmonie.
Extruder Assembly
Cet assemblage est généralement constitué de deux sous assemblages, le hotend et l'extruder. Les cinq pièces suivantes appartiennent au hotend. Il existe beaucoup de modèles de hotend, pas forcéments compatibles entre eux. Le plus commun est le E3D V6, car ancien, mais ce n'est pas le meilleur. Par exemple, le E3D Revo a une cartouche de chauffe céramique permettant une chauffe plus maitrisée, le Mosquito peut atteindre 500°C, le DragonFly BMO peut pousser 46 mm^3/s de plastique fondu, bref il y en a des dizaines !
La buse
C'est elle qui réduit le diamètre du filament à un diamètre plus faible (en général 0.4mm). Un diamètre de buse plus gros permettra une impression plus rapide, au détriment de la qualité d'impression. Les buses peuvent être en plusieurs matériaux : le bronze est le plus courant, mais des matériaux plus résistants tels que l'acier forgé, le rubis ou même le diamant existent pour des filaments plus abrasifs (fibre de carbone/verre)
Attention, la buse doit être fixé au heatblock à chaud pour éviter toute fuite !!
Le heatblock
Ce bloc en aluminium est simplement là pour relier l'ensemble thermiquement. Il est souvent couvert par une housse en silicone, pour éviter qu'il se salisse et l'isoler au maximum de l'extérieur.
La cartouche de chauffe et la thermistance
Ces deux éléments permettent de faire chauffer l'extrudeur. Les cartouches de chauffe existent en deux variantes : 24V ou 12V. Attention à choisir la bonne ! Vous pouvez vérifier laquelle vous avez en utilisant un ohmmètre. De même, les thermistances ne sont pas toujours identiques, les plus classiques étant les 3950. La cartouche de chauffe est souvent recouverte de pâte thermique pour augmenter la conductivité avec le heatblock.
Le heatbreak
Cette pièce est très importante, et permet d'isoler thermiquement le heatblock du reste de l'extrudeur. Si elle ne remplit pas son travail, on obtient du "heat creep", c'est à dire que le filament ramollit avant d'arriver dans le heatblock. Les heatbreak sont disponibles en deux variantes : full metal ou PTFE, les tubes en full metal étant à préférer car ayant une plus longue durabilité (pas de plastique risquant de ramollir), mais sont plus chers.
Le dissipateur thermique
Les dissipateurs thermiques existent en beaucoup de formes, et sont souvent accompagnés d'un ventilateur. Ils permettent de refroidir le heatbreak.
Le deuxième sous-assemblage est celui de l'extrudeur en lui-même. Il peut être situé soit directement au dessus du hotend (en Direct Drive, très pratique pour les filaments souples, et plus fiable), ou alors déporté sur le chassis (en Bowden, ce qui allège la tête d'impression mais moins utilisé de nos jours hormis pour des records de vitesse). Il est constitué de deux pièces :
Le moteur d'extrusion
Ce moteur pas à pas est soit un moteur pancake, permettant une tête d'impression compacte, ou un moteur pas à pas NEMA 17 plus classique, pour plus de force.
L'extrudeur
L'extrudeur (oui on se perd tout a le même nom mais là c'est pas pareil je vous jure) est constitué d'un réducteur (qui peut être planétaire pour réduire la place, à engrenages classiques pour un prix plus faible, à vis sans fin pour une réduction énorme, ...) et de deux engrenages tournants dans un sens opposés entre lequel le filament se fait prendre et donc pousser. L'écart entre ces deux engrenages est toujours réglable, pour régler la force appliquée sur le filament. Un serrage trop élevé va faire bloquer le moteur, tandis qu'un serrage trop faible n'entraînera pas le filament. L'extrudeur le plus courant sur le marché est le Bondtech BMG, connu pour son prix ridicule et sa qualité d'impression faible. De nouveaux extrudeurs supérieurs sont pourtant disponibles, par exemple les Voron Afterburner et Stealthburner (très peu chers), les Orbiter (train planétaire, meilleur ratio poids/puissance sur le marché), Sherpa Mini (taille minuscule), et autres Hemera XS (puissance extrême).
Les kinematics
C'est bien beau d'avoir tout