Conception d'une imprimante 3D H-BOT
Introduction
Ceci est une imprimante 3D H-BOT réalisée dans le cadre de mon programme au cégep. Ce projet a été une excellente occasion d'appliquer mes connaissances en conception mécanique, électronique et programmation.
Contexte et motivation
Motivation : Je n'avais pas d'imprimante 3D à l'époque et j'ai commencé à en utiliser une au cégep pour des projets techniques. J'ai donc voulu m'en acheter une pour imprimer moi-même mes pièces, mais je voulais en apprendre plus sur ces machines que je trouve fascinantes. J'ai donc décidé de construire la mienne pour apprendre leur fonctionnement en détail, et parce que j'avais envie de m'en servir. C'était donc un projet utile.
Contexte : Ce projet a été fait dans le cadre d'un cours de Projet durant ma formation Technique en Électronique. J'ai mis environ 100 heures sur ce projet et je continue d'y travailler lorsque je ressens le besoin d'améliorer des fonctionnalités.
Objectifs et résultats
Objectif : Créer une imprimante 3D performante et silencieuse avec un volume d'impression de 220x220x220 mm et une vitesse d'impression rapide. Pouvoir effectuer de la maintenance dessus peu importe le problème.
Résultat : Mon imprimante atteint les spécifications données et je suis maintenant capable d'expliquer et de réparer chaque sous-système d'une imprimante 3D, qui est primordial pour la fabrication additive.
Technologies et outils utilisés
CAD : Onshape
Firmware : Klipper (firmware pour imprimante 3D déjà optimisé)
Fonctionnement détaillé
L'imprimante a pour but de fabriquer des pièces diverses en plastique. Pour ce faire, elle fait fondre un filament de plastique tout en déplaçant la buse à des endroits calculés afin de générer la forme de la pièce à imprimer. Une fois la fine couche de plastique déposée, l'imprimante refroidit cette couche afin que le plastique durcisse en place pour que la forme soit conservée.
Détails techniques et innovations
- Volume d'impression : 200 x 200 x 200 mm
- Mécanisme : H-BOT
- Firmware : Klipper
- Capteur de nivellement automatique : BLTouch
- Connectivité : Wi-Fi
- Lit chauffant
Défis rencontrés et solutions apportées
Cercles imparfaits : Une fois mon projet construit, j'ai imprimé des cercles (conseil d'un professeur) afin de valider la précision de mon imprimante dans les axes X et Y. J'ai alors pu observer que les cercles imprimés étaient d'une allure ovale plutôt que circulaire.
Solution : Après avoir passé beaucoup de temps et mis beaucoup d'énergie à tenter de rigidifier le cadre et les éléments qui composent le système de mouvement, je n'avais toujours pas d'améliorations et j'avais même presque empiré le problème. J'ai donc consulté mon oncle, qui est ingénieur mécanique, afin d'avoir son avis. En effet, celui-ci m'a dit que j'avais fort probablement un frottement quelque part dans mon système, causant un mouvement ne correspondant pas à la commande. J'ai donc vérifié s'il y avait de la friction jusqu'à trouver un roulement à billes défectueux dans mon système.
Améliorations futures
Fermer l'imprimante avec du plexiglas afin de pouvoir imprimer des pièces en plastique demandant de plus hautes températures d'impression.
Amélioration faite par rapport à la première version : Optimiser l'espace pris par l'imprimante et rendre les côtés plats au lieu de laisser des pièces sortir du cadre dans tous les sens.
Conclusion et impact
Résultats :
- Le coût total des pièces de l'imprimante est d'environ 650 $ CAD
- J'ai beaucoup appris sur les imprimantes 3D en fabriquant la mienne, et il est très facile pour moi de la réparer en cas de bris.
- Le volume d'impression s'apparente plus à 220 x 220 x 205 mm
- Elle peut imprimer des pièces à une vitesse de 200 mm/s
Performances
- La qualité de l'impression est très bonne
Documents techniques
- CAD de mon imprimante
- Manuel de construction
- Matériel (BOM)