Pandora, CNC multifonctions pour vous servir !

Le fab-Lab personnel

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Auteur du sujet

Bonjour à tous !

Je m’appelle Sébastien (mais tout le monde me connais ici et là sous le pseudo de Babas(ou plus anciennement Babasdu24, sous d'autre temps que les moins de 20 mois ne peuvent pas connaître ;) )), j'ai 35 ans,en couple et papa de deux filles (ma famille, que je surnomme "mon petit harem", représente à mes yeux ce que j'ai de plus cher au monde), je vis en Dordogne et suis actuellement en recherche d'emploi. Mes centres d’intérêts sont le bricolage, l'informatique, l'électronique, la programmation, un peu de mécanique…bref, de manières générales, tout ce qui nécessite à un moment ou à un autre de sortir les outils et mettre le nez dedans ! Cela à commencé très tôt (mon plus ancien souvenir de bidouillage étant une tentative de réparation d'un jouet reçu au noël de mes 8 ans, tombé en panne au bout de quelques mois…un échec cuisant je doit l'avouer :D , mais depuis ce jour, cette envie ne m'a jamais quittée !). Je n'ai pas de connaissances extrêmement poussées dans un domaine particulier mais je suis un grand curieux obsessionnel autodidacte, j'aime comprendre la façon dont les objets marchent, comprendre l'envers du décor, reproduire des principes de fonctionnements et tenter de les améliorer. Cela m'a conduit à fabriquer toutes sortes de choses ces dernières années, dont la dernière, une imprimante 3D (dont vous avez peut être suivi l'évolution sur ce site), qui amène à cette présentation de projet aujourd'hui.

Mon projet n'a pas encore de nom officiel, mais un nom de code : Pandora. J'utiliserais donc ce nom pour la présentation suivante.

En savoir plus sur le projet

Genèse

Comme bien des projets, celui-ci est né un peu par hasard, suite à un constat d'une absence de solution à un problème posé à un instant T. Le problème pour moi remonte au temps ou je travaillais énormément le bois (fabrication de meubles). Il m'étais très difficile à l'époque de réaliser des coupes parfaitement droites et nets, et l'idée de concevoir une machine me permettant d'obtenir un résultat propre émergea alors. Les nombreuses recherches sur la toile effectuées pour ce projet m'ont permis de découvrir un monde nouveau pour moi, et une communauté avec laquelle je me suis tout de suite senti à l'aise, dans mon élément.

Cette communauté (appelée Makers), répartie un peu partout sur la planète, S'est spécialisée dans la conception d'objet technologique ou de machine contrôlée par ordinateur et est étroitement liée au mouvement DIY (do it yourself (Faites-le vous-même)). Deux éléments extrêmement importants à retenir dans la culture makers sont l'open-source (software ET hardware) et l'ouverture des Fab-labs (centre communautaire ou les idées, les connaissances et l'entraide se partagent autour de machine-outils en guise de machine à cafés ;) ). Le mouvement des makers est aujourd'hui reconnu à travers le monde et une salon d'ampleur international, la Maker-faire, regroupe curieux et passionnés du monde entiers plusieurs fois par ans.

Sans le savoir, et depuis pas mal de temps, je suis un makers (bon, ok, un Baby-makers pour l'instant si vous préférez) ! Plus mes recherches avancent, plus mon projet se modifie, de nouvelles fonctions apparaissent, d'autre s’effacent…pourquoi n'usiner que du bois ? Pourquoi que des coupes droites ? …et à coté de cela, je vois tant de réalisation de machine-outils open-sources, capable de faire tant de choses différentes, que mon projet commence à me sembler bien pâle…

Les plans de ma machine bien rangés dans les tiroirs, me voici avec un esprit totalement prêt pour un nouveau projet. Pas de regrets à avoir, je m’intéresse désormais à beaucoup plus de matériaux usinable, le bois n'est plus que l'un d'entre-eux, et ce projet m'aura permis de découvrir mon monde :) .

Un nouveau projet donc, mais pas un projet qui ne concerne que moi, je veut partager mon expérience, mes recherches et mes trouvailles. Faire une machine qui puisse rendre service à d'autres personnes que moi. Les makers ont réussis pas mal d'exploits dans le domaine, notamment celui de reproduire des machines-outils commandées par ordinateur (CNC), machines destinées à la base aux industriels. On peut citer par exemple des tours à sculpter, des graveuses ou des fraiseuses fonctionnant avec une broches, des graveuses et découpeuses laser, ou plus connu par les moins initiés, des imprimantes 3D. Ces machines dont je vient de vous parler, je ne les ai pas citer par hasard. Je m'interroge depuis leurs découvertes sur le fait que je ne trouvais pas de machines capable d’effectuer l'ensemble de ces tâches. En effet, toutes reposant sur un système de guidage de l'outil sur 3 à 4 axes…pourquoi ne pas concevoir alors une machine unique sur laquelle il serais possible de changer uniquement la tête, lui permettant ainsi d'étendre ces fonctions ? … le projet Pandora viens de naître !

Généralités et avancement

Pandora, c'est quoi ?

Pandora est une machine-outils, dont les outils justement sont interchangeables, ce qui la rend multi-fonctions. Capable de travailler sur les axes Y, Y, Z et A (voir schéma suivant), elle offre un large panel de possibilités de mouvements.

axes de travail

Pandora, Comment ça marche ?

Comme la plupart des CNC, Pandora fonctionne avec un ensemble de moteurs actionnant les axes de travail. Ce projet utilisera des moteurs pas-à-pas NEMA23 car ils allient précision et couple élevé. Au bout des moteurs, l'électronique de commande : Tout d'abord, les drivers qui vont délivrer l'alimentation nécessaire au moteur, drivers qui seront contrôlé par un couple Arduino – Raspberry (en cours d'étude).

Pour mettre en mouvement cet ensemble, il faut un fichier informatique, écris en Gcode (universelle dans le monde des CNC). Et pour donner ce fichier à Pandora, plusieurs possibilités seront disponible :

  • USB

Le moyen le plus simple ! La machine sera plug&play, inutile de vous faire la déballe, vous connaissait le principe de l'usb ;) !

  • LAN

Moins souvent proposé dans le domaine CNC, il est pourtant présent aussi bien chez vous que dans le milieu professionnel. Il présente évidemment l'avantage de pouvoir connecter Pandora sur le réseau, et de la contrôler à distance.

  • WIFI

Connectée en wifi, Pandora permet aussi le contrôle directement depuis un smartphone ou une tablette..le must !

  • Contrôle autonome

Le travail en autonome sera aussi possible grâce à un écran tactile intégré, depuis lequel on pourra lancer des fichiers contenus dans une clef usb ou une carte SD.

Que peut-on faire avec ?

  • Scanner d'objet en 3D

Basé sur un jeu de pointeurs laser et un capteur CMOS de 5Mpx. Il sera possible de scanner rapidement un objet avec une grande définition. L'objet à scanner sera simplement disposé sur le plateau tournant au fond de la machine qui s'occupe de tout !

  • Surveillance du travail en cours

Le capteur du scanner 3D est réemployé ici pour une autre fonction intéressante, surtout lors de travaux lancé à distance.

À ces fonctions implantées directement dans la machine s'ajoutent les têtes interchangeables :

  • Tête d'impression 3D

Muni d'un hotend E3D V6 (full métal), acceptant un diamètre de filament de 1.75mm et d'un jeu de buse de 0.2 à 0.5mm et capable de monter jusqu'à une température de + 400°C. Il sera possible d'imprimer dans une multitude de matériaux : Plastique (pla, abs, pet, pa, pc, nylon, pva, hips, pom…) Métal (laiton, bronze, cuivre, fer, inox…) Minéral et naturel (pierre, céramique, bois, bambou, coco…) rien que ça ;) !

  • Tête de fraisage

Conçue autour d'un moteur brushless 24V – 500W 25000rpm max 700mN.m, et pourvue d'une pince de serrage au format ER11. Il sera possible de graver, fraiser et découper bon nombre de matières : Plastique (tout dérivés) Métal (aluminium, laiton, bronze, cuivre…) Minéral et naturel (verre, pierre, céramique, bois, carton, caoutchouc, cuir…), les pcb, et bien plus encore:) !

  • Tête de gravure laser

Basée sur un laser d'une puissance de 200mW, d'une précision de 0.01mm et d'une longueur d'onde de 650nm (rouge, spectre visible). Coté sécurité, le laser sera doublement enfermé, ce qui ramène à un produit de classe 1. Il sera possible d'effectuer de la gravure de surface dans de nombreux matériaux : Plastique (tout dérivés sauf [liste : PVC, ]) Minéral et naturel (pierre, bois, carton, cuir) y a de quoi s'amuser ;) !

  • Tête encore trop dans un coin de ma…tête !

Que peut-on imaginer de plus ? Une tête porte-crayon/stylo/feutre pour le traçage de plans…une tête muni d'une pointe diamant pour la découpe de verre… une tête seringue pour couler des matériaux liquides qui sécherais rapidement à l'aide d'une mini-soufflerie…les idées ne manquent pas, et l'imagination des utilisateurs aidera sûrement à trouver à cette machine de nouveaux domaines d'applications !

Concrètement, où en est le projet ?

C'est une question dont la réponse est… compliquée ! A l'heure actuelle, les plans sont en cours d'élaborations (d’où l'absence d'images, dessin, plans, vidéos dans cette présentation). Une étude complète des matériaux utilisables pour la fabrication est en cours d'achèvement, la partie étude mécanique avance bien, la partie motorisation est presque au point…l'électronique sera bientôt aborder comme il se doit (en cours de recherche). À cet instant précis, Pandora pourrais se résumer à une super-idée qui avance, mais qui n'est pas prête à voir le jour (la faute à la nature qui ne me donne que des journées de 24H !)

Objectifs

Pandora…une machine open-sources !

licence CC-BY-NC-SA

Comme je vous l'ai dit beaucoup plus haut, j'ai envie de partager cette expérience, et de contribuer à l'évolution de ce mouvement créé par la communauté des makers. Il est donc primordial pour moi que Pandora soit open-source, tant au niveau firmware, software et hardware. Cela signifie que la totalité des plans de conceptions seront diffusés sous la licence CC-BY-NC-SA. Du coté du développement, cela implique qu'aucune pièce de la machine ne doit être produite avec un équipement lourd ou onéreux, afin qu'elle puisse être reproduite n'importe où.

Pour promouvoir le projet, un site web dédié à Pandora est en cours de réalisation. Celui-ci contiendra tout les plans, firmware, softwares, notice de montage, mode d'emploi… de la machine (également disponible en dépôt GIT). Il contiendra aussi un forum, grâce auquel les utilisateurs pourront échanger conseils et expériences. À termes, il est possible qu'une boutique de pièces détachés s'ajoute au site, afin de faciliter la construction à ceux n'ayant aucun accès aux ressources nécessaire à la fabrication des pièces.

Le projet et son originalité

Pandora sera capable de faire beaucoup de choses, et pourrait ainsi convenir à beaucoup de monde, si tenté qu'ils aient l'envie de produire quelque chose ;) ! Ses dimensions externes lui permettrons de tenir sur un bureau ou un petit coin d'atelier sans problèmes et elle pourrais aussi bien convenir à un bricoleur du dimanche qu'à un bureau d'étude et sera capable de concevoir des pièces de bonnes qualités, utilisables pour du prototypage ou des petites séries. Un élément important à prendre en compte pour facilité la diffusion de Pandora est la simplification d'utilisation de ce genre de machine. Actuellement, le processus de mise en marche d'une CNC est assez fastidieux (configuration de la machine, paramétrage de l'usinage, préparation des fichiers…), un des challenge à relever sur le projet Pandora sera de résoudre ces problèmes firmware/softwares. L'objectif, à termes, serais que Pandora puisse être utiliser par n'importe qui, sans barrière de compétences nécessaire à son fonctionnement. Cela pourrais être possible en développant un software plus simple dans sa conception et son utilisation, alors que les réglages les plus précis pourrais être géré du coté de la machine (en intégrant par exemple une base de données matériaux-vitesse de déplacement des axes-vitesse de coupe au sein de la machine), solution qui pourrais permettre à termes d'étendre la diffusion des projets CNC de manière global.

Pandora, seul contre tous ?

Pandora, de part sa multitude de fonctions, est une machine original, mais pas unique ! Depuis quelques temps déjà, les makers (et les industriels du secteur), tentent d'améliorer et de multiplier les fonctions de leurs machines-outils, tout en essayant de facilité l'utilisation de celles-ci. Il existe actuellement deux projets assez proche en surface de Pandora :

Créée par deux italiens, la Fabtotum est une machine multi-fonctions(sauf laser) basée sur le mouvement d'axe cartésien (tout comme la Pandora), lancée à la fin de l'année 2013, elle rencontre aujourd'hui un certain succès (malgré une promesse de licence CC non-respecté)

Créée par une équipe de cinq Taïwanais, La flux est basée sur une CNC Delta à laquelle à été implanté, des têtes interchangeables (Impression 3D, fraisage et laser) et un scanner 3D. Le projet ne donne pas de news depuis le début de l'année

Ces deux projets ont un point commun qui les différencient de Pandora : il s'agit dans les deux cas d'une base d'imprimante 3D, auquel des options ont été rajoutés. Ces informations ne vous sont pas communiquées dans le but de « dénigrer la concurrence », loin de là, mais dans le but de souligner un point sur lequel Pandora pourrais là aussi tirer son épingle du jeu : Pandora est une machine conçue sur la base mécanique de CNC fraiseuse, ce qui implique :

  • Une plus grande solidité
  • La possibilité de faire du vrai fraisage et de la découpe

Deux choses que Fabtotum et Flux ne peuvent malheureusement pas promettre sans une refonte complète de la motorisation et du système de guidage des axes. De même, Les volumes de travail de ces machines sont environs 3 x inférieur à Pandora, qui proposera un volume de travail de…60000cm3 !! (X : 50cm / Y : 40cm / Z : 30cm) De quoi vous aider à réaliser d'ambitieux projets ;)

Recrutement

Pandora, c'est bien, c'est beau (en tout cas, j'espère vous avoir convaincus), mais sans aides, je crains que Pandora ne reste mort-né. Mes compétences ne couvrant malheureusement pas tout les aspects nécessaires à la réalisation de ce projet, ni à une diffusion convenable de celui-ci. Je recherche donc plusieurs personnes, dans diverses domaines, afin de m'aider à accomplir ce projet :

  • Électroniciens

Le travail consiste à mettre en place la partie hardware de la machine, aider à identifier les composants et les C.I. nécessaire à la conception.

  • Programmeurs C/C++

Le travail principal consiste en la participation de la construction du firmware de Pandora. La machine ne pouvant pas fonctionner sous les firmwares normalement utilisés sur des CNC mono-fonction.

  • Correcteurs

Vous trouvez cette présentation bourrée de fautes ? Cette place est sans doute pour vous ;) ! Le travail consiste à relire et corriger l'ensemble des documents et textes diffusés sur le projet Pandora.

  • Traducteur fr-en

….I'me sorry, i don't speak english ! C'est à peu près tout ce que je sait dire en anglais…pas facile dans ces conditions de diffuser un projet en dehors de nos frontières ! Le travail consistera donc à traduire la totalité des documents couvert par la licence CC…soit à peu près tout en fait :D !

D'autres postes seront à pourvoir au fil de l'avancement du projet, mais nous n'en sommes pas encore-là, il y a déjà tant de choses à faire. Je ne puis vous proposer une rémunération sur ce projet, dont la finalité est de contribuer à faire avancer un mouvement. Pour tout vous dire, je vient d'obtenir un prêt d'honneur de 2000€ pour la fabrication du prototype, ce qui implique que je suis déjà endetter sur ce projet, c'est dire si j'y crois (ou si je suis complètement fou, à vous de voir)! En tout cas, impossible pour moi de vous proposer un dédommagement quelconque dans ces conditions, si ce n'est l'immense satisfaction d'avoir participer, voir contribuer à la réussite, de cet ambitieux projet.

Si vous êtes intéressés pour me (nous ?) rejoindre, n'hésitez pas à me contacter par MP (ce qui laissera les commentaires de ce post libre pour les questions/conseils…) :)

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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Auteur du sujet

Merci à vous deux :D !

A y regarder de plus près, il n'y à pas tant de folie que ça, les makers du monde entier ont déjà fait tomber bon nombre de barrières, tant au niveau firmware, software qu'hardware.

Toutes les fonctions de Pandora, si on les regardent une à une, existent déjà indépendamment en open-source, fallait juste penser à les rassembler ;) !

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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Et une fois n'est pas coutume : Mais il est fou !

Eskimon dans "CNC/3DPrinter Hybride, nouveau projet"

Une fois n'est pas coutume : méiléfou !

Eskimon dans "Pandora, CNC multifonctions pour vous servir !"

Attention Eskimon, ça devient une habitude avec les projets de babas :D .

Plaisanteries mises à part, ce projet est en effet très ambitieux, mais babas a déjà prouvé sa motivation en réalisant une imprimante 3D à moins de 150 €. Je postule pour le poste de traducteur, et invite donc babas à m'envoyer un MP s'il est intéressé.

En tout cas, bonne chance pour la réalisation de ton projet.

Édité par Titi_Alone

« There was a kingdom that was falling so fast that people wouldn't help it, they wouldn't make it last » - Animal Kingdom, Beau

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