Coffret isolant pour Prusa I3 MK2S pour imprimer de l'ABS

[electroremy]

Bonjour,


Cette semaine j’ai amélioré ma Prusa I3 MK2S en lui fabricant un coffret isolant.

Le but est de maintenir une température élevée dans le coffret pour pouvoir imprimer de grandes pièces en ABS.

Voici mon cahier des charges :
– coffret à réaliser avec de la récup »
– ne pas gêner la vision => il faut une porte transparente et un éclairage
– ne pas réduire la durée de vie de l’électronique => il faut maintenir au frais l’alimentation, la carte CPU et le panneau de commandes
– ne pas gêner l’accès à l’imprimante => le coffret doit se retirer facilement
– avoir une température stable => le coffret sera épais, bien isolant, et la porte sera coulissante pour ne pas créer de courants d’air lors de l’ouverture

Il faudra également construire un nouveau support de bobine extérieur au coffret ; le poids de la bobine ne reposera plus sur l’imprimante ce sera meilleur pour la stabilité.

J’ai utilisé du polystyrène extrudé pour faire le coffret (épaisseur 20mm et 30mm), et une chute de plan de travail de cuisine sur lequel repose l’imprimante.

Pour l’assemblage, aucune des colles que j’avais à ma disposition ne donnait de bons résultats... j’ai utilisé des vis à bois vissées doucement à la main et au tournevis, c’est surprenant, mais ça fonctionne très bien et c’est très solide ! Il suffit de ne surtout pas forcer le serrage des vis à la fin.

La porte coulissante est verticale (ouverture de bas en haut), de cette façon on minimise les pertes de chaleur quand on ouvre la porte à moitié juste pour nettoyer la buse par exemple.

L’éclairage est fait avec un ruban à LED 12V collé dans le coffret en « U » à un emplacement judicieux pour ne pas être ébloui et avoir un éclairage uniforme et sans ombre.

Le panneau de commande est déporté à l’extérieur du coffret, les nappes qui le raccorde au boîtier CPU sont juste assez longues.

Les côtés et l’arrière de l’alimentation sont isolés avec du polystyrène, l’avant est accessible à l’extérieur du coffret et refroidi avec un ventilateur 12 V.

Les côtés et l’arrière du boîtier CPU sont isolés avec du polystyrène, l’avant est accessible à l’extérieur du coffret et refroidi avec un ventilateur 12 V.

Le nouveau support de bobines est fait en bois, avec un axe sur roulements à billets qui repose sur deux encoches.

La porte coulissante est assez petite… Pour accéder à l’imprimante, le coffret est en deux parties :

La partie arrière, sur laquelle est posé le support de bobine, et dont les côtés comportent les ventilateurs ;

La partie avant, qui contient la porte coulissante et l’éclairage

La partie avant et la partie arrière sont simplement posées au-dessus de l’imprimante, et calées par le morceau de plan de travail.

La partie arrière contient un boîtier de commande qui reçoit l’alimentation 12V et qui comporte un interrupteur pour les ventilateurs et une prise pour alimenter la partie avant.

La partie avant se connecte sur la prise de la partie arrière, et comporte un interrupteur pour l’éclairage.

Voici des photos :

Le coffret complet :

Zoom sur la fixation du panneau de commande :

Zoom sur les pieds du morceau de plan de travail :

Zoom sur le ventilateur de l’alimentation et le boîtier électrique :

Zoom sur le ventilateur du boîtier CPU :

Vues du support de bobine :

Vue des interrupteurs :

 

[electroremy]

Vue des interrupteurs :

Vue avec la partie avant retirée :

Vue de la partie arrière retirée :

Vue de l’isolation de l’alimentation :

Vue de l’isolation du boîtier CPU :

 

[electroremy]

Maintenant, voyons si ça fonctionne

Comme j’ai pas mal manipulé l’imprimante lors des modifications, j’ai refait entièrement la procédure de calibration.

J'ai eu un peu de mal avec le Live Z... la procédure de calibration utilise du PLA, et ce matériaux est trop tolérant (même avec de mauvais réglages on peut faire de bonnes pièces en PLA)

Après préchauffage (lit à 100 °C, buse à 240 °C), la température monte à 39,5 °C au bout d’un quart d’heure :

À la fin de l’impression, la température est de 41,4 °C

La pièce imprimée en ABS est parfaite :

La ventilation est efficace, l’alimentation et le boîtier CPU sont restés froids.

La température des moteurs pas à pas est d’environ 53 °C ce qui reste raisonnable :

Je suis assez content du résultat.

La température dans le coffret dépend, c'est logique, de la température ambiante et de la température du lit chauffant.

Pour du PLA, avec un lit à 55°C et une température ambiante de 21°C la température dans le coffret se stabilise à 30°C.

J'ai placé dans le coffret et dans la pièce où se trouve l'imprimante deux mesureurs de température enregistreurs (la température est mesurée et enregistrée toutes les 5 minutes). Les données obtenues seront intéressantes à exploiter.

Comme j'ai réalisé mon coffret en deux parties, je abaisser la température en écartant simplement le coffret avant du coffret arrière pour créer une fente d'aération.

A bientôt

 

[electroremy]

Voici un autre test, et des mesures supplémentaires…

J’ai essayé d’imprimer une pièce sans brim.

Elle s’est légèrement décollée mais la déformation reste faible :

On voit aussi que j’ai poussé un peu trop loin le Live Z :

Les petites marques sur le dessus sont dues à un défaut dans le filament (petite tâche marron), j’ai cru que ça passerait à l’intérieur de la pièce, dommage.

Après un petit coup de lime et un ponçage humide au grain 600 la pièce est nickel, sauf pour les petites tâches marron qui persistent.

J’ai aussi fait quelques mesures de température juste après la fin de l’impression et c’est intéressant.

Température du lit : 100°C
Température ambiante : 22,3°C
Température dans le coffret : 42,4°
Température de la pièce : 71,9°C (la pièce est chauffée par le lit juste en dessous qui est à 100°C)
Température des moteurs pas à pas de l’axe Z : 51,8°C
Température de l’alimentation : 28,3°C
Température du boitier CPU : 28,3°C
Température des parois du coffret (celles en épaisseur 20 mm) : 30,5°C
Température des parois du coffret (celles en épaisseur 30 mm) : 25,9°C
Température du cadre en alu côté gauche : 41,7°C
Température du cadre alu côté droit (en contact avec l’alimentation) : 35,3°C (la chaleur est « pompée » par le refroidissement de l’alimentation)

Il serait intéressant de savoir quelle est la température ambiante admissible maximale pour les moteurs pas à pas… J’aimerais en effet ajouter quelques résistances chauffantes et une régulation de température pour faire des tests avec une enceinte plus chaude (50°C voire même 60°C)

A bientôt !

 

[arnaud2]

bien fait , simple et efficace !

tu devrais rajouter une extraction quand même , un simple ventilateur de 12cm avec filtre charbon
car l'abs ça pue !
sur la mienne le ventilateur est thermostaté afin de maintenir une température constante dans le caisson

pour la température des moteurs pas a pas les miens sont a plus de 80 et aucun problème depuis des années
par contre l’électronique dois impérativement être dehors du caisson

 

[electroremy]

bien fait , simple et efficace !

tu devrais rajouter une extraction quand même , un simple ventilateur de 12cm avec filtre charbon
car l'abs ça pue !
sur la mienne le ventilateur est thermostaté afin de maintenir une température constante dans le caisson

pour la température des moteurs pas a pas les miens sont a plus de 80 et aucun problème depuis des années
par contre l’électronique dois impérativement être dehors du caisson

Ta remarque est pertinente

On ne le voit pas trop sur les photos mais mon imprimante est installée sur un plan de travail surmonté d'une hotte avec des rideaux

A bientôt

 

[electroremy]

Bonjour,

J’ai continué les tests. Petite amélioration, j’ai ajouté une équerre, car le thermomètre avait tendance à glisser à cause des vibrations :

Je me suis amusé à faire une pièce bicolore, en utilisant le changement de filament :

Malheureusement, l’imprimante n’a pas réussi à unloader le filament du premier coup. J’ai du le faire à la main la manip n’est pas évidente : il faut mettre l’imprimante en pause, puis demander le préchauffage tout de suite pour que la buse ne refroidisse pas, et ensuite unloader le filament en tirant dessus à la main. Ça a été un peu galère pour loader le nouveau filament. J’y suis arrivé, mais ça a pris du temps, et cette pause prolongée a eu un impact sur la qualité d’impression. En cas de changement de couleur, il faut anticiper et être devant l’imprimante avant qu’elle se mette à biper pour réagir au plus vite.

Comment faites-vous pour les changements de filament en cours d’impression ?

On voit aussi que l’ABS noir ne rend pas très bien au ponçage même fin et humide, contrairement à l’ABS blanc.

J’ai aussi fait des pièces en ABS transparent :

Ce n’est pas vraiment transparent, mais translucide :

J’ai un petit souci avec l’ABS blanc et transparent : les pièces sont tachées, surtout au niveau des premières couches, probablement à cause des résidus brûlés sur la buse qui se voient beaucoup avec les couleurs claires. Ces tâches sont incrustées dans la masse et ne peuvent être éliminées ensuite.

J’arrive à améliorer les choses en nettoyant la buse chaude juste avant l’impression avec un coin de chiffon imbibé d’acétone, mais c’est très difficile d’avoir une pièce sans tache.

Comment faites-vous pour éviter les tâches ?

Voici le résultat des mesures de température :

Remarque importante : j’ai installé mon imprimante sur un plan de travail surmonté d’une hotte et fermé avec des stores déroulants. C’est dans cet espace dont le volume est d’environ 1,4 m3 qu’est mesurée la température extérieure. Au fur et à mesure de l’impression, malgré la VMC, la température de cet espace se réchauffe légèrement.

Il n’y a pas de régulation de la température (ni ventilateur ni résistance)

La température se stabilise néanmoins à une valeur comprise entre 20 °C et 25 °C de plus que la température extérieure.

C’est une performance plutôt bonne, et si on souhaite une température dans l’enceinte contrôlée au degré près on n’aura pas besoin d’un système trop imposant (un petit ventilateur extracteur et une résistance de puissance modérée suffiront).

Mais comme le montrent les mesures faites avec le thermomètre IR, la pièce est beaucoup plus chaude.

J’ai réalisé d’autres essais et j’ai découvert d’autres paramètres beaucoup plus importants !

D’abord quand on fait une pièce pleine, il y a un peu trop de matière et la buse finit par être noyée, la pièce est déformée. Pour une pièce pleine il faudrait donc réduire le flow… comment faites-vous ?

Ensuite, lorsque la pièce est petite, ou alors lorsqu’à la fin de l’impression on arrive au sommet de la pièce avec des couches de petite surface, l’ABS n’a pas le temps de se solidifier et il y a de grosses déformations :

Comment faire pour gérer ça ?

On peut imprimer plusieurs petites pièces en même temps (mais il faut en avoir besoin).

Je pense aussi qu’on pourrait agir dans le GCODE en mettant en route le ventilateur frontal avec une vitesse dépendant de la taille des couches imprimées. En impression ABS ce ventilateur est éteint, mais dans une enceinte chauffée et lorsque les couches sont petites ce ventilateur pourrait être mis en route.

Qu’en pensez-vous ? Comment vous faites lorsque vous êtes confronté au problème ?

À bientôt !