Impression 3D

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Prusa I3 MK3S vs Hephestos

Projets techniques autour de l'impression 3D

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par Jacques » Jeu Fév 13, 2020 3:30 pm

Prusa I3MK3s.JPG
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On le sait tous, l'Hephestos qui date maintenant de 6 ans est une version fondée sur la base de la PRUSA originale.

Dans la mesure ou j'ai eu en main cette imprimante, je voulais juste vous en parler un peu.

Nous le savons maintenant, cette base machine est fiable, simple et peu coûteuse, ce qui en fait son succès qui ne se dément pas compte tenu du nombre de clones dans le commerce.

Pourtant, si l'on regarde son prix de 769 € en kit ont est loin de nos 400€ pour un kit alors que nous pouvons trouver des imprimantes similaires pour bien moins de 250€ montés !

En réalité tout s'explique et c'est pour cette raison que je vais en faire un commentaire rapide.

Si la base machine est semblable aux nôtres il n'en reste pas moins que des évolutions ont été faites afin de la rendre plus fiable que bien des imprimantes du marché.

Le châssis
Une notable différence c'est l'abandon des tiges filetés pour l'adoption de profils sur l'axe Y apporte une rigidité incroyable. En transportant l'imprimante par l'arche en métal on se rend immédiatement compte qu'elle est d'un bloc et qu'un transport ne lui fait pas peur. Un très bon point pour cette imprimante qui peut fonctionner sur n'importe quelle table.
On reste sur des roulements LMBUU qui sont fiables mais demandent tout de même un remplacement après quelques années de fonctionnement.

L'électronique
La base électronique qui fonctionne en 24V est très similaire au couple Arduino/RAMPS ou son évolution ZUM, on est toujours avec un Arduino mega et un afficheur LCD 4 lignes de 20 caractères.
Pourtant il y a quand même des subtilités et en particulier les drivers moteurs.
En effet, ceux-ci ont la capacité de détecter un blocage moteur ainsi qu'un simple manque de pas.
Dans ce cas on imagine donc une possible reprise d'une impression après avoir bloqué un moteur. Il suffit dans ce cas d'un retour à 0 X et Y et de poursuivre l'impression automatiquement. Cette implémentation existe aussi pour le fil. S'il est coincé (moteur bloqué) l'imprimante va demander notre intervention et reprendre ensuite son travail.
L'avantage de pouvoir détecter que le moteur est bloqué c'est aussi de se passer des fins de courses X et Y... Et oui, il n'y a plus de switch en X et en Y. Le moteur en fin de course bloque sans grogner et la position 0 est détectée !
C'est vérifiable, j'ai testé pour vous.
Un autre plus de ces drivers, c'est le bruit, en mode silencieux elle ne fait absolument aucun bruit ! Même le ventilateur de refroidissement de l'extrudeur tourne lentement et pousse l'air sur un radiateur assez important pour refroidir la partie haute sans devoir tourner vite.
24 V c'est moins de courant dans les fils et c'est des fils moins gros avec des connexions qui chauffes moins, que du plus.

L'extrudeur
L'extrudeur est de type direct et double gear comme notre DDG mais en plus simple. Le moteur entraîne un premier pignon qui mécaniquement entraîne le second (comme pour le DDG). Pour serrer bien le fil, le second pignon est monté sur un pivot et maintenu par un ressort en pression (réglable). Le tout est emprisonné dans un châssis en PLA. Moins robuste que le DDG mais avec des réparations moins coûteuses. L'engrenage libre est monté avec des roulements de type rouleaux qui permettent une pression plus constante que le système de notre DDG. Reste à savoir si des copeaux ne peuvent s'infiltrer dans les roulements et bloquer le système. La buse est montée directement dessous avec le PTFE à raz des pignons.
Structurellement plus simple que le DDG, ca n'en reste pas moins efficace avec moins de pièces que le DDG. Par contre toute usure donnera une maintenance plus compliquée à réaliser.
Un système de détection optique de fin de fil est monté en haut de l'extrudeur et permet de mettre en pause l'impression en fin de fil.

La buse
Type, E3D elle ressemble aux nôtres tout en ayant une partie froide un peu plus longue. Le PTFE mesure 5 cm contre 2,5 sur nos imprimantes. Un peu plus long, un peu moins réactif avec un filament mou mais offre un très bon refroidissement de la partie haute en échange et un PTFE qui durera probablement plus longtemps que le nôtre. Heureusement car le remplacer représente un peu de sport, mais j'y reviendrais.

Le détecteur inductif Z
C'est une des évolutions majeure de la Prusa MK3S et qui semble efficace. Ce détecteur est beaucoup plus fin qu'un ordinaire et comporte un fil supplémentaire. Ce fil permet au firmware de mesurer la température du capteur et ajuster alors sa mesure.
Je n'ai pas eu le loisir d'approfondir ce point mais il semble fonctionner. L'imprimante testée venait de sortir d'une voiture après un voyage de plus d'une heure avec 5° dehors. Mise sur le plan de travail, lancement d'une impression sans rien toucher avec un 0 parfait !
Une procédure (très longue mais automatique) permet de recalibrer le capteur si le besoin s'en fait sentir.
De plus, une petite fonction a été ajoutée sur le LCD, c'est la possibilité de rectifier finement le 0 à la main au début d'une impression. C'est ce que nous voulons tous, mais nous ne l'avons pas... Bravo !

Le plateau
Le plateau chauffant de base est équipé en dessous d’aimants destinés à fixer fermement une plaque d'acier trempée qui servira de base d'impression. Cette plaque recouverte de PEI et munie d'ergots de centrage se colle fermement à la base bien centrée et bien à plat. Lisse de base, elle offre en option un pelliculage texturé qui permet d'avoir une pièce avec une base texturé qui fait que l'on ne remarque plus les fils déposés. Une très efficace évolution qui colle même sans mettre de laque.
Le plateau n'est plus suspendu, plus fiable, moins lourd mais attention à un mauvais réglage du 0...
Plus de spatule, on retire la plaque métal, on exerce une torsion et la pièce se décolle sans risquer de l’abîmer

Axe Z
Toujours deux moteurs mais sans accouplement, l'axe est monté directement sur chaque moteur. Plus de wobble en perspective.

Le kit
En lui-même le kit propose des notices parfaites qu'il suffit de suivre pas à pas. Rien de bien difficile mais ça reste un peu plus complexe que le montage de nos Hephestos.
Tout est bien organisé et rien ne traîne, les fils sont sous gaines avec une torsion longitudinale gage d'un fonctionnement durable.
L'alimentation est fixée sur le châssis ainsi que l'afficheur ce qui fait un ensemble complet ou il ne manque que le câble d'alimentation pour fonctionner.

Points positifs
Plus de switchs fin de course, plus simple, moins de fils.
Extrudeur direct double pignons, plus léger et permet l'usage des fils flexibles.
Imprimante globalement très silencieuse, peut facilement fonctionner la nuit dans un séjour en mode "soft"
Châssis très robuste permet d'y accrocher deux bobines (et même plus)
Reprise après coupure de courant
Auto leveling précis
Décollement des pièces facile
Electronique en 24V
Qualité d'impression très bonne
Communauté très importante
Produit libre

Points négatifs
Partie extrusion difficile à démonter et relativement fragile (PLA)
Fils non dé-connectables des différents éléments oblige à tout démonter pour changer un élément.
Prix élevé

Mon impression d'ensemble.
Tout a été mis en oeuvre pour avoir une imprimante fiable et très peu bruyante. En réalité je ne vais pas changer mon imprimante pour celle-ci car elle ne propose pas une révolution mais des évolutions destinées principalement aux novices, à ceux qui veulent imprimer sans se poser de questions et sans faire de réglages.
On remarque que cette imprimante est le fruit de nombreuses évolutions non pas avec une orientation marketing mais avec une vue parfaitement technique ou tout est considéré à sa juste importance.
Et cette recherche du parfait se niche dans des détails tel que le bouton rotacteur du LCD qui est en forme de levier. Ce n'est pas un concours de style mais très pratique à l'usage.

Maintenant le prix. C'est le point indiscutablement délicat mais il représente en fait toute la partie invisible de cette imprimante. Comment vivre et progresser sans faire payer le développement et l'assistance ?
A cette question Josef Prusa y répond avec un produit qui est véritablement un aboutissement de travail qu'il a accompli avec son équipe de techniciens. Un produit stable qui correspond à ce que nous attendons, qui n'en fait pas trop, mais ce qu'il fait, il le fait bien.
Alors, vous trouverez des clônes moins chères mais qui probablement ne mettront pas en oeuvre toutes les évolutions de l'originale. Je ne parle pas non plus des imprimante à 250€, car ce n'est pas comparable.
Ensuite, il est louable de payer les gens qui travaillent et qui vous proposent des évolutions depuis maintenant près de 10 ans. Si vous regardez le nombre impressionnant de tutos disponibles, il faut bien que quelqu'un paye ce travail.
Sans oublier le forum en Francais avec des techniciens/modérateurs actifs

Alors, mis à part la maintenance relativement complexe, ce produit mérite véritablement le succès qu'il a.
Encore un petit effort à faire sur la connectique et tout sera parfait.

En connaissance de cause, je valide donc cette imprimante.
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Imprimante 3D: Witbox et Hephestos

par paraglandeur » Ven Fév 14, 2020 3:19 pm

Merci Jacques pour ce très bel article fort intéressant.
Je suis d'accord avec vous concernant la tête d'extrusion : ils auraient dû prévoir des pièces métalliques là où ils ont préféré des pièces en PLA. Ceci dit mon Hephestos 1 tourne depuis plusieurs années avec toutes ses pièces structurelles imprimées, et je n'ai pas à me plaindre d'une quelconque déformation.
Donc, ce n'est peut être pas intuitif, mais cela peut être totalement fonctionnel.
Et au moins, il sera toujours possible de réimprimer ces pièces.

En résumé : des amélioration, mais aussi beaucoup d’innovations, comme la possibilité de se passer d'interrupteurs de fins de course.
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Imprimante 3D: Hephestos

par Jacques » Sam Fév 15, 2020 12:16 pm

Un autre point intéressant, le firmware.
Une évolution relativement importante avec de véritables innovations.

- Des menus bien plus complets que ce que nous avons
- Des diagnostiques intégrés
- Des fichiers logs sur les éventuelles erreurs constatées lors des impressions
- Une mesure du couple des moteurs (utile pour détecter une tension incorrecte des courroies ou un mauvais graissage des paliers)
- De nombreux messages de dépannage et d'aide
- des évolutions spécifiques du g-code avec de nouvelles commandes
- réglage du 0 dynamique bien pratique
- Reprise automatique après perte de pas ou crash mécanique
- Reprise après coupure de courant

Bref, bien des informations utiles pour les impressions mais aussi pour la maintenance.
On le voit, pas besoin d'un affichage graphique pour avoir ce qu'il faut sous les yeux et en clair.
Tout cela se paye par un travail colossal de développement et l'utilisation des derniers composants du marché.

A ce sujet, les nouveaux drivers Trinamic TMC2130 offrent des évolutions que nous ne connaissions pas encore même dans l'industrie, la mesure du couple et la détection des pas manquants. Même si ce n'est pas encore extrêmement fiable, c'est la première fois que je vois un système de gestion moteurs pas à pas sans fin de course. De même la détection des pas manquants était il y quelques temps encore impossible.
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Imprimante 3D: Witbox et Hephestos

par Jacques » Sam Fév 15, 2020 2:19 pm

On arrive tout de même aux limites de ce que peut faire le petit processeur de l'ATméga avec son horloge à 16Mhz
Il est probable que très rapidement l'Arduino Due prendra la suite avec ses 32 bits et 512K flash et 84Mhz ca devrait permettre encore un peu plus de fonctionnalité et une réactivité plus efficace.
De nombreuse imprimantes utilisent maintenant des processeurs ARM à plus de 500Mhz mais n'exploitent en réalité pas grand chose de cette puissance si ce n'est pour un écran graphique qui n'offre qu'un exercice de style, sans rien apporter à l'imprimante.
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Imprimante 3D: Witbox et Hephestos

par Thomas » Sam Fév 15, 2020 8:05 pm

Difficile de ne pas la remarquer à la Maker Faire, avec son option "multi filaments". Ca sent la technologie assez mature quand on peut saluer les améliorations sans qu'elles ne soient des motifs suffisants pour abandonner son modèle du moment. Merci pour ce compte-rendu complet !
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