Imprimante 3D reprap Prusa : Modifications et améliorations

Ce post est la suite du Workshop montage de l’imprimante 3D Prusa ( http://www.labsud.org/imprimante-3d-reprap-prusa-workshop-montage/ ).

Il vise à mettre en œuvre les améliorations pour augmenter précision et vitesse d’impression.

Objectifs :

  • Corriger tous les probèmes de jeu, tout en ayant une mécanique plus fluide
  • Ensuite, optimiser la vitesse pour se rapprocher le plus possible des 300 mm /s (soit 18 mètres par minute… c’est pas gagné..).

Améliorations sur l’axe Z :

Dans un premier temps nous ciblerons la réduction du jeu sur l’axe Z, et éviter le « wobble », ou vibration de la vis. A cet effet, nous allons tester

  • La mise en place du ressort de compression entre les 2 écrous de chaque noix du Z. Ceci permet de supprimer le jeu radial.
  • La mise en place de coupleurs d’axes indistriels (diamètre 5mm > 8mm).

Voici le matériel commandé pour ce faire :

Améliorations de la transmission par courroie :

Le 2e point qui sera traité sera le « backlash » ou jeu radial sur les transmissions. Les pignons imprimés ne sont en effet pas l’idéal.  Si la courroie est tendue trop lâche ou même correctement, il y a du jeu, et si elle est tendue ) fond, cela fait certes disparaître le jeu, mais on voit apparaître des marque inélégantes sur la pièces (qq centièmes) au passage de chaque dent. De plus, une trop grande tension si elle élimine le jeu, introduit aussi des efforts supplémentaires pour actionner les transmissions, ce qui n’est pas l’idéal.

Joseph Prusa, indique sur le blogs reprap (http://blog.reprap.org/2011/11/prusa-iteration-2.html ):

« I use T2.5 belts instead of T5 for a long time, and it affects the quality more significantly then any lm8uu would ever do. Now it’s official suggestion, get GT2 ot T2.5 belts and machined pulleys! Be professional! »

C’est clair, adieu les pignons imprimés!

De plus, le pignon imprimé à 8 dents, dans son montage, ne garde que la moitié (4) des dents en contact avec la courroie. Or la théorie de la transmission par courroie crantée veut qu’il y ait à minima 6 dents en contact. Nous allons donc passer de 8 à 16 dents pour satisfaire largement ce pré requis (en passant à 8 dents en contact en permanence).

Nous avons donc commandé un jeu de pignons 16 dents usinés au pas de 2.5mm , et la courroie qui va avec:

Le chariot ne glisse pas correctement, même avec les LM8UU (douilles à billes) et produit des cliquetis désagréables. Il est probable que cela vienne de la qualité des douilles à billes. Nous allons donc les remplacer et voir si cela corrige le problème:

Tout ceci doit maintenant être monté.

….

De retour de congés, montage des éléments suivants :

  • Nouveaux supports de douille à bille sous le plateau
  • Nouvelles douilles à billes LM8UU sous le plateau
  • Courroie 2.5mm et pignons crantés usinés en aluminium
  • Ressorts de compression entre les 2 écrous de chaque tige filetée de l’axe Z
  • Coupleurs aluminium sur l’axe Z.

Les douilles à billes ont été montées en les saturant de graisse rose. Le coulissement est effectivement beaucoup plus fluide et il n’y a plus les petits ‘clacs’ que généraient les anciennes.La courroie de 2.5 associée aux nouveaux pignons donne également une plus grande fluidité aux mouvements. il n’est plus nécessaire de tendre à fond la courroie pour éliminer le jeu. De plus, la courroie se plaque bien au fond du pignon, et on voir que cela tourne rond.

Sur l’axe Z, le montage des 2 ressorts de contrainte a obligé à optimiser un peu le courant sur les moteurs Z, afin de l’augmenter. En effet, réduire le jeu c’est aussi augmenter les frottements et il faut un peu plus de couple.

Il faut ensuite re-régler les rapports de réduction moteur pour les axes X et Y dans le firmware.

Auparavant, nous avions dans _axis_step_per_unit pour les axes X et Y, pour  un pignon de 8 dents à 5mm entre dents :

  • 200 (nombre de pas par tour du moteur) * 8 (micropas par pas) / 5 (pas de la courroie) / 8 (nombre de dents du pignon) = 40

Le nouveau pignon faisant 16 dents mais 2.5mm de pas, il faut désormais :

  • 200 (nombre de pas par tour du moteur) * 8 (micropas par pas) / 2.5 (pas de la courroie) / 16  (nombre de dents du pignon) = 40

Ce nouveau couple pignon / courroie ne modifie donc pas le rapport de réduction X/Y. Bonne nouvelle.

A l’impression, les petits défauts d’aspect liés à la rotation du pignon imprimé ont disparus et les bruits de l’axe Y également.Le ressort sur l’axe Z n’a aparemment rien changé sur l’axe Z (était-ce bien nécessaire????).

Par contre, un nouveau bruit désagréable survient: il est lié aux coupleurs aluminium de l’axe Z. Les vibrations de la machine font raisonner l’hélicoïde en aluminium du coupleur. Du coup, démontage, car si le gain en concentricité est effectif, le bruit n’est vraiment pas des plus agréables.

Conclusion :

  • Le gain du ressort  sur l’axe Z n’est pas quantifiable
  • Les douilles LM8UU sont de qualité réellement différente en fonction des fournisseurs…. Ne pas hésiter à les changer
  • Le must de la modification à faire est la courroie 2.5 et pignons aluminium… A faire absolument.
  • Des coupleurs rigides bien concentriques sont à préférer à des coupleurs souples, ou alors de coupleurs qui ne génèrent pas de bruit comme des coupleurs Oldham.
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