Une imprimante 3D en bois

Enfin, on va essayer...

L'auteur de ce sujet a trouvé une solution à son problème.
Auteur du sujet
/!\ Ce premier post concerne la réalisation d'une CNC, ce projet a été abandonné, voir ce post pour plus d'informations /!\

Hello à tous !

Ça fait un petit bout de temps que je ne suis pas passé sur ce forum (j’avais même oublié mon pseudo…). Je viens aujourd’hui vous présenter mon projet pour les vacances à venir (enfin, après le bac…) : une petite CNC, qui pourra peut-être faire aussi imprimante 3D par la suite (un peu comme le projet de babas, sauf que je pars sur une CNC à la base).

Je me suis déjà pas mal renseigné sur le sujet et j’ai trouvé quelques sources d’inspiration à droite à gauche (mantis 9.1, CNC en alu…). Le projet Mantis me semblait intéressant au début mais présente, je pense, deux défauts : la surface de travail est restreinte et elle est réalisée en bois, ce qui laisse présager une déformation de la structure, ce qui peut se répercuter sur la précision des découpes.

J’ai donc cherché comment faire une machine un peu plus robuste, en alu. Je suis tombé sur ce mini-site qui explique justement comment en faire une, à un coût relativement faible (le but est en effet de ne pas dépasser les 150€, 200€ grand maximum).

Je me suis donc inspiré du modèle proposé pour faire des petits plans en 3D :

Premier concept 3D

Pour la partie technique, voici comment je compte procéder :

  • Pour le guidage :

Le guidage va se faire à l’aide de glissières de tiroir pour les axes Y et Z. Pour l’axe X, je pense partir sur des roulements de roller et des équerres en aluminium, comme ça :

Roulements et équerre

J’avais également pensé à utiliser des roulements linéaires sur des « ronds étirés » en acier, mais j’ai peur que cela ne glisse pas très bien, vu la qualité des barres d’acier (restriction budgétaire oblige :)).

  • Pour la transmission : Ici je ne compte pas réinventer la roue : la transmission va se faire à l’aide de tiges filetées. C’est pas cher et ça fonctionne bien, quitte à changer les tiges de temps en temps (à 1€ la tige ce n’est pas la mort…).

  • Pour la découpe/le fraisage : J’entends ici l’outil qui va servir de fraiseuse justement. Dans un premier temps je compte utiliser une Dremel (enfin, version Brico Dépôt…), histoire de faire des tests dans des matériaux assez tendres, comme du polystyrène. Par la suite, je passerai peut-être sur une défonceuse (d’où la structure en alu), même si le but premier n’est pas de découper des matériaux très solide, seulement du MDF ou du bois tendre.

  • Pour le contrôle des moteurs : Les moteurs… le point qui fait tâche dans le budget… Pour le contrôle de ces derniers je compte partir sur une carte « B6560 rouge», la bleue semble avoir un problème de conception. On trouve des cartes de ce type pour 30$ sur Ebay. Concernant les moteurs je n’ai pas vraiment aucune idée du modèle que je vais utiliser. Les nema 23 coûtent vraiment cher mais j’ai peur que des nema 17 ne suffisent pas… Si vous avez des suggestions je suis preneur.

Concernant le coût de fabrication, il y en aurait pour environ pour 90€ en matériaux « bruts » (aluminium, vis, équerres…). Il faut ajouter à cela le prix de la carte de contrôle, environ 30€, et des moteurs, l’idéal étant que les trois moteurs reviennent à 30€, mais j’ai peu d’espoirs là-dessus… On arrive alors à environ 150€, mais comme toujours, le coût final est souvent plus élevé que celui prévu à la base :) … Voilà pour mon projet, si vous avez des suggestions n’hésitez surtout pas (c’est même pour cela que je créé ce post…). Je posterai régulièrement des informations concernant l’avancement du projet.

Bonne journée !

Édité par KeyboardCat

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Bonjour,

C'est un chouette projet que tu as là! J'aimerais aussi me lancer dans une CNC mais pour le moment j'ai quelques autres projets en attente, en tous cas je le suivrai avec plaisir!

Si je peux me permette, je vois quelques détails qui risquent de te poser de plus ou moins gros soucis.

Tout d'abord, les équerres, si elles ont un quelconque jeu sur leur axe vertical tu risques de permettre à tout ton plan XY de bouger sur l'axe X (de gauche à droite), il ne faut pas oublier que ces petites machins sont faites pour pouvoir défoncer des matières plus ou moins dures; pour du polystyrène tu n'auras probablement aucun problème, mais ce serait dommage de ne pouvoir l'utiliser que pour ce genre de choses.

La deuxième chose qui va très certainement bloquer, l'utilisation de tiges filetées, elles ne sont pas chères certes et c'est au détriment de leur solidité, de leur précision. Sur une machine ayant de telles contraintes ça risque de te poser d'assez gros soucis. J'ai personnellement une imprimante 3D Prusa i3 rework 1.0 et j'ai ce qu'on appelle un Z-wobble, du aux tiges filetées qui ne sont pas assez précises, alors qu'elles sont pourtant guidées par deux tiges pleines de 8mm, dans le cas d'une CNC ça risque d'être plus compliqué encore. Il faudrait peut-être envisager des vis trapézoidales, mais ça reviendrait plus cher.

Autre petit soucis, tu n'utilises qu'un seul moteur pour ton axe Y, j'ai peur que ça bloque, la plupart des CNC en utilisent deux pour de bonnes raisons, dans de la matière très tendre ça pourrait convenir, mais le moindre jeu sur ton chariot XY va probablement poser trop de contraintes sur ton seul moteur, ce qu'il risque de ne pas apprécier.

Ce serait bien que des personnes en ayant déjà construit une passe par ici pour t'aiguiller, mais je me pencherais sur ces trois choses dans un premier temps, car ça va probablement poser problème selon moi. Certains sites ont des forums très bien fournis, usinages.com notamment.

Bonne continuation pour la suite, hésite pas à mettre à jour le sujet si tu as des news, ce serait intéressant de voir si tu arrives à le mener à bien avec ton cahier des charges! :)

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Auteur du sujet

Merci de ta réponse ! :)

Concernant le guidage : je pense que deux solutions sont envisageables, celle proposée ou un système de guidage linéaire. Le problème est le coût de ce système si l'on utilise des barres chromées. Après, il y est peut-être possible d'utiliser des barres en alu ou en acier mais je ne sais pas si ces barres sont vraiment "droite" et si des roulements à billes glisseraient bien dessus. Après, je ne sais pas quelle est la "solution la moins pire", ou la plus fiable du moins.

Pour la transmission… C'est pas donné les vis trapézoidales :) !! Je vais quand même me renseigner, on ne peut peut-être pas tirer les prix sur tout… Je vais aussi voir ce qui est possible à des courroies.

Pour l'axe Y, ajouter un deuxième moteur n'est pas un problème en soit (d'un point de vue mécanique) mais je pense partir sur un seul moteur au début, un ajout peut toujours se faire par la suite si nécessaire.

Voilà voilà, bonne fin de journée !

Édité par KeyboardCat

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Salut KeyboardCat !

Beau projet de vacances dis-moi ;) ! Je tombe sur ta présentation avec un mois de retard (n'ayant jamais traîné sur cette partie du site, et étant moi-même très occupé sur mon propre projet).

J'ai quelques craintes sur la solidité de ta structure (dans le cas ou tu souhaiterais usiner autre chose que de la mousse ou du polystyrène):

Ton système de cornière me semble un peu léger, étant habituer à utiliser ce type de quincaillerie, je peut t'affirmer que ça se voile très facilement (à main nus, donc sur une portée d'une dizaine de CM). La force exercé sur ton axe au moment de la découpe sera directement transmis dessus, mais sur une portée beaucoup plus réduite, se qui va obligatoirement les déformer. De plus la tranche de ta cornière est beaucoup plus fine que la largeur du roulement que tu pose dessus..ce qui provoquera un jeu énorme.

De même, et toujours dans une optique d'usiner des matériaux moins tendres, l'emploi de glissières de tiroirs à billes me semble un peu light, vu le nombre de tiroirs qui me sont restés dans les mains, les billes s'étant enfuis dans mes trous de chaussettes, je peut dire que c'est pas très très solide, et pas du tout adapté à un usage intensif (tu ouvre un tiroir 10x/jour maxi, ta CNC aura vite fait de dépasser 1000 mouvements sur un axe, soit 100x plus !)

Dernier point sur la structure, l’empattement de tes chariots me semble un poil trop court. Pour illustré le principe, imagine une voiture dont les roues avant serais très proche des roues arrières, tu perdrais énormément en stabilité et rouler parfaitement droit serais plus compliqué (la moindre vibration dans le volant t'éjecterais dans le décor). Sur les CNC que j'ai pu observé (et ces derniers mois, j'ai fait pas mal le tour ;) ) l'empattement des chariots est assez large, justement pour éviter ces problèmes.

Au niveau de la transmission, par (mauvaise) expérience, je te déconseille fortement la tige filetée ! Sur ma Woody, je n'ai utilisé ce système qu'à un seul endroit (axe Z), et j'ai déjà changé deux fois ma tige filetée et 3 fois mon écrou (à cause des bouts de filets de la tige qui reste coincé dedans et finissent par abîmer le filet interne de l'écrou). Il existe des courroies cranté qui intègre une lame acier, les rendant ainsi moins élastique et plus solide (et aussi moins souple, on peut pas avoir que des avantages :) )

Niveau broche, la dremel version BricoDépot te permettra surement de faire de la découpe et du fraisage dans de la mousse ou du polystyrène, voir de la gravure dans du mdf, mais pour aller plus loin, il faudra investir un peu plus ;) Une défonceuse + une mallette de 12 fraises premier prix coute moins de 35€ chez BricoDépot, à toi de voir si ça tient dans le budget.

Pour les moteurs, oui, les NEMA17 ne tiendront pas le choc (à part pour de l'ultra-tendre), je préconise du 23 au minimum, voir 34 si tu tombe sur une promo ;)

Je sait que mes conseils te donneront l'impression de faire gonfler considérablement la facture, mais je parle en connaissance de cause, j'ai moi-aussi joué l'expérience du "super-jouet qui coûte rien"…mais qui au finale ne marche pas très bien..à moins de remettre la main au portefeuille !

Si tu à des questions, n'hésite pas ;)

Bon courage pour ton projet, et passe de temps en temps nous donner des news !

Vous m’avez reproché de penser que j’avais toujours raison. Et je me suis rendu compte que vous aviez raison.... Mais allez savoir si j’ai raison !

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Auteur du sujet

Bonsoir à tous ! (et salut babas, la suite risque de t’intéresser :) ) Cela fait un petit moment que je ne vous ai pas tenu au courant de l’avancement du projet… Tout d’abord – comme vous l’avez peut-être remarqué à la lecture du titre du sujet-, le projet n’est plus de construire une CNC mais une imprimante 3D. Différentes raisons motivent ce changement de projet :

  • En construisant une CNC, je risque d’être confronté à des problèmes, que vous avez évoqués, que je ne serai peut-être pas en mesure de résoudre (notamment du côté des moteurs…). Je ne dis pas que je n’aurai pas de problèmes en construisant une imprimante 3D mais il s’agit d’une structure plus « légère », je ne risque donc pas d’avoir de problème concernant les moteurs par exemple (force…).
  • Une imprimante semble répondre d’avantage à mes besoins qu’un CNC, pour réaliser des pièces de robot par exemple (roues…)
  • Parce que je fais ce que je veux… Ce n’est pas vraiment un argument mais bon :) … Il faut quand même avouer que le projet semble d’avantage réaliste et faisable.

Le projet

Il s’agit donc désormais de construire une imprimante 3D. Bien que d’un point théorique une CNC et une imprimante fonctionnent sur le même principe (à savoir une « tête » qui se déplace sur 3 axes), leur construction n’est pas réellement similaire. Cependant, certains éléments se retrouvent sur ces deux machines :

  • Un système de transmission
  • Un système de guidage

Je me suis donc renseigné sur les différents systèmes existants.

La partie mécanique

Différentes systèmes de transmission existent : vis trapézoïdale, tige filetée, courroie… Ces systèmes sont plus ou moins adaptés selon la machine que l’on souhaite construire. Les vis trapézoïdales semblent par exemple plus utilisées sur des CNC (de ce que j’ai vu en tous cas…). Personnellement, je pense partir sur un système de courroie crantée pour les axes X et Z. Ce système n’est pas très cher et semble relativement simple à mettre en place (mis à part le tendeur de courroie mais cela ne semble pas insurmontable non plus). Pour l’axe Y je pense utiliser des tiges filetées (une de chaque côté, soit deux moteurs).

Pour le guidage rien de bien révolutionnaire, à savoir des barres en acier (des « ronds étirés » qu’ils disent) et des roulements linéaires fixés aux différents chariots. D’autres systèmes existent certainement, j’avoue ne pas avoir trop regardé. Pour la structure, je vais partir sur une base en MDF (bois medium) assemblée avec des tiges filetées par endroits. Je pense que cela va être assez solide et rigide, pour une imprimante en tous cas.

La partie électronique

Là encore, rien d’extraordinaire. Je vais utiliser 5 moteurs nema 17 (1 pour l’axe X, 1 pour l’axe Z, 2 pour l’axe Y et 1 pour l’extrudeur). Pour la tête d’impression je vais en acheter une « pas trop chère » (sur ebay quoi, un peu comme tout le reste :) ).

Pour contrôler les moteurs et tout le bazar je vais faire comme pour les imprimantes « RepRap » : une arduino mega avec un shield RAMPS 1.4 ainsi que des steppers A4988 (avec les petits radiateurs qui vont bien !). Pour alimenter le tout je pense recycler une vielle alimentation de PC, il y a pas mal de tuto trouvables facilement (il faut juste faire attention à bien décharger les condensateurs avant de mettre ses doigts… sinon on a plus de doigts justement :) ).

Liste de course, plans, prix… (Rubrique fourre-tout)

Liste de course

Je vais donc faire la liste de ce que je compte acheter (j’ajouterai peut-être des liens vers les articles par la suite afin d’avoir vos avis) :

Structure / guidage :
  • Panneau MDF 80x60x1.5
  • Tasseaux de pin
  • Miroir 20x20 (à poser sur le plateau chauffant)
  • Tige filetées 8mm
  • Tige lisses 8mm
  • Rouleau de Kapton (pour scotcher la sonde à la tête d’impression)
  • Visserie (sachets en vrac)
Electronique / Transmission :
  • Arduino Mega
  • Carte RAMPS 1.4
  • Steppers A4988 + radiateurs
  • Moteurs nema 17 1.7A
  • J-Head
  • Roulements linéaires LM8UU
  • Roulements à billes 608ZZ)
  • Courroie crantée GT2 + pignons en alu
  • Thermistance 100K (pour le plateau chauffant)
  • Plateau chauffant

Soit un total d’environ 33€ pour la structure et 123€ en électronique, soit 156€ en tout. Bon, on va compter 200€.

Plans

Bon, je n'ai pas de "plans" à proprement parler. En gros, je compte suivre la construction de ce guide, en modifiant une ou deux choses.Mais bon, j'ai quand même fait une petite modélisation, histoire de voir comment se passe la construction (j'ai "fabriqué" la machine en 3d, en suivant le guide) :

Représentation 3D (la J-Head et le tendeur de courroie sur l'axe X n'est pas modélisé (vous avez dit flemme !?))

Voilà, c’est à peu près tout. Petite remarque au passage ; ce projet doit normalement ce faire pendant ces vacances, sauf imprévu et si c’est possible. Après il faut savoir prendre son temps (d’autant plus que je vais rentrer en prépa…).

Bonne soirée !

P.-S: Merci pour ton message babas, même si tu l'as un peu écrit pour rien du coup :/ Certains de tes conseils peuvent cependant s'appliquer à une imprimante 3D donc c'est sympa:) .

Édité par KeyboardCat

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Ho, une Prusa i3 Rework version châssis bois :) ! C'est un bon choix pour débuter car c'est une imprimante très répandu et très documenté, avec une communauté très active…tu part sur une voie "tranquille" (bon, c'est pas ce que je préfère, mais c'est un avis personnel).

Une petite erreur à noter dans ta description technique, il ne faut qu'un seul moteur pour l'axe Y et 2 pour l'axe Z…mais je chipote, au final, tu déboursera bien pour 5 moteurs ;) !

Au niveau de ton plan, il manque à mon sens 2 éléments importants (bon, hormis l'extrudeur et le hotend…je serais toi, je dessinerais l'intégralité avant de sortir les outils mais passons) :

  • Une base en MDF

Même si c'est plus jolie sans, une surface plane qui maintiendra en place ton cadre et la structure de ton axe Y sera un bon + ! et une fois bien réglé et solidement vissé, tu n'aura plus de problèmes d'impression de traviole !

  • Un support de consommable

Parce que tu risque vite d'en avoir marre d'utiliser des petits bouts de filaments et que celui-ci se coince à droite et à gauche, prévoir un support de bobine de filament est une bonne chose. Dans les faits, y a pas besoin de grand chose : un tasseau fixé le log du haut de ton cadre, qui dépasserais suffisamment sur un coté, 2 vis à bois à l'extrémité du coté dépassant pour guider et contenir la bobine et le tour est joué ;) !

Enfin, un petit lien utile (bien que ton plan et ta description détaillé me fasse penser que tu connais déjà cette adresse) : http://www.eskuel.net/fabriquer-une-imprimante-3d-pour-moins-de-150-euros---premiere-partie-1513 . Ce site, contenant un tuto détaillé sur une adaptation d'une prusa i3 châssis bois avec un peu de bidouille qui vas bien est une petite pépite ;) !

Edit : Mince alors…je vient de m'apercevoir que ton lien et le mien sont identiques…finalement, le web aussi est petit :D !

Édité par babas

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Auteur du sujet

Bonsoir !

Merci de ta réponse. Une base en MDF et un support de bobine étaient prévu mais j'avoue ne jamais les avoir mentionnés, je les ai donc rajoutées à mon modèle :) .

Aujourd'hui j'ai regardé du côté de l'extrudeur. Dans un premier temps, je pense reproduire l'extrudeur de ce blog (enfin, adapté à mes moteurs / ma structure) afin d'imprimer un autre extrudeur par la suite. En gros, un engrenage de ce genre permet d’entraîner le filament.

J'ai également mis mon modèle à jour (je vais peut-être poster des rendus de "moins loin" demain) :

Image utilisateur

Voila, c'est tout pour ce soir ! :)

P.-S : J'ai créé un petit google doc qui résume ce que je compte acheter (avec des liens)… Honnêtement je ne sais pas comment tu as réussi à faire une imprimante pour moins de 150€ babas (beaucoup de récup ?), en comptant la bobine de PLA je suis à environ 200€. Cela reste acceptable :) .

P.-S 2 : Si vous pouviez me donner votre avis sur ces moteurs ou ceux-ci (un peu moins chers) et cette J-Head ce serait sympa :) , merci.

Édité par KeyboardCat

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Salut !

C'est vrai que ça n'a pas été simple :D ! Au passage, si on compte pas la bobine de plastique…je fini en dessous de 120€ mais pour obtenir une machine non-fonctionnelle :( . Le surcoût pour faire marcher mon jouet étant d'environs 30€ (entre flemme de compter et empressement de voir fonctionner ma Woody, j'ai jamais vraiment su :D ), on revient à peu près à ce que tu dis. Pour tenir le budget, tout le bois est en récup, et la quincaillerie à été pensé autrement : tiges fileté + quelques écrous = autant de boulons que tu veut ;) (au prix des petites pochettes de vis dans les magasins de bricolages, tu as vite fait d'économiser une 15ène d'€…mais t'as + de boulot :D ), Pour le cablâge, j'ai récupéré des nappes IDE de vieux ordis…un coup de dremmel et hop, tu as un câble sur mesures, au bon nombres de broches et au bon pas que tu veut ;) …idem pour les ventilateurs, récup PC ! y a quelques éléments sur lesquels ont ne peut pas faire l'impasse, alors il faut se rattraper sur les petits trucs…

Ce qui me fait pensé, je suis épaté qu'on trouve maintenant des J-head à ce prix ! y a quelques mois, lorsque j'ai fait la mienne, trouver une tête complète en chine à moins de 20€ étais un vrai défi (et ce n'étais pas du full métal), en revanche, tu risque de te retrouver avec la même qualité d'ALUMINIUM que moi (super-tendre partie cold-end, et recyclé partie hot-end)....en gros, ça marche bien tant que t'à pas besoin de la démonté…et si tu doit la démonté, ben t'est bon pour passé toutes les pièces au four et nettoyer avec une mini-brosse avant refroidissement (>180°) pour enlever le moindre résidu de plastique qui traînerais dans les filetages…sinon, tu bouzille tout !! Au mieux, faudrait partir sur une full ACIER…mais c'est pas le même prix ;) .

Là ou tu peut un peu tirer les prix à mon avis, c'est sur tes moteurs : on trouve des lots de 5 à caractéristiques équivalentes pour env 50€ de mémoire (à vérifier quand même…ça bouge tellement vite !). Un dernier point : Essaie d'augmenter un peu ton budget (enfin, la qualité surtout) de tes LM8UU..à ce prix, tu risque de te retrouver em…bêté comme je l'ai moi-même été ;) !

Édité par babas

Vous m’avez reproché de penser que j’avais toujours raison. Et je me suis rendu compte que vous aviez raison.... Mais allez savoir si j’ai raison !

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