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RepRap

Configurer et étalonner sa RepRap

Pour pouvoir utiliser sa machine, il faudra installer un firmware dans l'électronique de commande et le configurer en fonction des différentes caractéristiques mécaniques du système.

Géométrie et mécanique

Les modèles RepRap les plus courants sont des robots cartésiens*: les axes sont perpendiculaires les uns aux autres. La tête extrudeuse se déplace par rapport à trois axes.

  • l'axe X (gauche et droite ) ;
  • l'axe Y (avant et arrière) ;
  • l'axe Z (haut et bas).

En général, le déplacement de l'axe Z se fait grâce à des tiges filetées, tandis que des courroies permettent le déplacement sur les axes X et Y.

Les caractéristiques de votre RepRap

La RepRap possède aussi un volume utile défini par la surface de la plaque d'impression et par le débattement de l'axe Z.

Il sera donc utile de connaître les données suivantes pour commencer à configurer le firmware et calibrer votre machine :

  • Pas des tiges filetés pour l'axe Z.
  • Pas des courroies des axes X Y.
  • Surface de la plaque d'impression.
  • Débattements des axes X, Y, et Z une fois l'extrudeur monté et les stops fixés.

Tension des courroies

Les courroies doivent être juste suffisamment tendues pour qu'une rotation d'un pas du moteur pas-à-pas déplace effectivement l'axe en question. Ce test peut être effectué à la main et visuellement sur les axes X et Y.

Firmware

L'électronique qui pilotera les trois axes de la RepRap, le moteur qui entraîne le fil de plastique et la boucle de régulation thermique de la buse (et du lit chauffant si présent) vont utiliser des outils mathématiques complexes qui ont besoin de connaître les caractéristiques de la machine pour fonctionner.

Pour configurer correctement le firmware, il est utile d'avoir sous la main des informations à propos :

  • du type de carte électronique utilisée ;
  • du type de thermistance utilisée pour l'extrudeur et pour le lit chauffant ;
  • de la valeur de calibration en pas/ unité (step/unit) pour X, Y, Z, E (extrudeur) ;
  • des valeurs limites minimum et maximum des axes ;
  • les caractéristiques des moteurs pas à pas ;
  • savoir s'il y a présence d'interrupteurs de fin de course ou non.

Le firmware est le logiciel de contrôle qui tourne sur le microcontrôleur de l'électronique de votre Reprap. Il y a deux principaux modes d'opération pour configurer le firmware, les plus classiques firmwares en 8bits (Arduino) et les firmwares plus récents en 32bits (ARM).

Vous trouverez sur cette page une liste exhaustive des firmwares utilisables : http://reprap.org/wiki/Firmware

Prenez garde à bien vérifier la compatibilité d'un firmware avec la carte électronique de commande que achèterez.

Firmwares Arduino

Ces firmwares tournent sur des électroniques dérivées de la plate-forme Arduino : RAMPS, Sanguinololu, Melzi et autres.

Vous devrez modifier la configuration directement dans un fichier du code source du firmware (configuration.h), compiler le firmware, puis le téléverser sur la carte de contrôle. Le processus se fait à travers l'interface Arduino et est relativement aisé une fois l'outil maîtrisé.

Voici des exemples de firmware basés sur Arduino :

  • Celui de Marlin (le plus utilisé et développé) : reprap.org/wiki/Marlin
  • Celui de Sprinter (considéré le plus stable) : reprap.org/wiki/Sprinter
  • Celui de Teacup (utilisé sur Gen7*) : github.com/Traumflug/Teacup_Firmware 

Prenez garde pour certaines cartes comme Gen6 et Sanguinololu, d'utiliser la version du logiciel Arduino conseillée et comportant les ajouts requis.

Firmwares ARM

Dans le cas des firmwares ARM (utilisé dans les projets comme 4pi, Smoothieboard et autres), il n'y a pas de compilation à faire, il suffit de brancher le câble USB dans l'ordinateur, le fichier de configuration apparaît comme un fichier texte sur une clef USB, et est édité directement. N'hésitez pas à consulter la documentation sur le site de smoothieware.org.

Résolution des axes

Chaque axe est contrôlé par un moteur pas à pas. Ce genre de moteur se déplace d'un pas à la fois. De façon générale, ils ont 200 pas par tour. Les pilotes sont ensuite capables d'ajouter plus de finesse en faisant des micropas, ils séparent chaque pas en 16 micropas. Le driver peut donc positionner le moteur avec une précision de 16 x 200 = 3200 pas pour chaque tour. Cependant, la valeur par tour n'est pas intéressante en soi, le firmware souhaite savoir de combien de micropas il doit faire tourner le moteur pour avancer d'un millimètre. Par exemple pour une tige filetée qui déplace l'axe de deux millimètres pour chaque rotation, il y aura 16 x 200 x (1 / 2) micropas par millimètre. Cette valeur doit être fournie par le firmware pour qu'il puisse faire les mouvements aux bonnes côtes.

Premier calcul

Ce réglage est à effectuer une seule fois pour votre machine. Ce réglage est fonction des données collectées précédemment et des outils pour faciliter le calcul des valeurs de calibrations existent (comme http://calculator.josefprusa.cz/).

Affiner les réglages

En fonction de la rigueur du montage de votre machine, cette première étape peut suffire pour obtenir des objets à la côte mais pour pallier quelques différences, vous pouvez jouer sur les valeurs obtenues précédemment.

Choisissez un objet simple et rapide à imprimer comme un rectangle vide de seulement une ou deux couches et couvrant la plus grande surface possible de votre plaque d'impression. Mesurez-le et comparez avec sa taille souhaitée puis faites une règle de 3 pour obtenir la nouvelle valeur en X et Y à saisir dans le programme du firmware.

De la même manière, vous pouvez imprimer un objet simple le plus haut possible (axe Z) et comparer sa côte avec la valeur souhaitée. En reproduisant le processus, vous obtiendrez une machine qui imprimera des objets parfaitement aux côtes même si sa géométrie globale laisse un peu à désirer.

Puissance des moteurs

Une fois votre RepRap montée, câblée, il faut régler la puissance des pilotes de moteurs pas à pas pour ne pas les endommager. Une méthode simple est d'utiliser une interface de pilotage type Pronterface* pour tester le déplacement de chaque axe:

  • Positionnez le potentiomètre (avec un tournevis isolé) du pilote à régler au minimum;
  • Lancez un déplacement de l'axe via l'interface ;
  • Vissez le réglage pour augmenter la puissance jusqu'à l'obtention d'un mouvement sans à coups.

Il est important de ne pas trop monter la puissance pour préserver l'électronique des surchauffes. Le bon réglage est la valeur minimale à laquelle l'axe avance.

Sur les électroniques plus modernes (comme les 4pi ou les Smoothieboard), ce réglage se fait numériquement, il n'y a pas de potentiomètre à régler manuellement, il faut simplement changer la valeur dans le fichier de configuration pour qu'elle corresponde à la valeur nominale du moteur pas à pas. Par exemple pour un moteur de 1.68 Ampères, la valeur est de 1.68.

Extrudeur

Si vous avez un système d’entraînement du filament de type Wade, veillez à serrer suffisamment les vis à ressorts pour que le filament soit fermement entraîné pour utiliser la température la plus basse possible. Cela évitera à la fois une surconsommation électrique et des émanations venant de la fusion du plastique utilisé. Un bon test est de régler votre buse à une température minimale et de faire tourner à la main l'engrenage de la partie motrice et d'augmenter progressivement la température jusqu’à obtenir une extrusion fluide mais sans bulles et sans fumées.

Planéité du plateau d'impression

Le plateau d'impression est généralement réglable à l'aide de 4 vis (ou trois sur certains modèles). Pour s'assurer de sa planéité relative à l'extrudeur, positionnez la buse à une hauteur Z arbitraire en vous aidant d'une jauge, puis déplacez manuellement la buse en X et Y aux quatre coins du plateau en surveillant la constance de cette hauteur. Pour plus de précision, un palpeur mécanique* gradué fixé sur le chariot de l'extrudeur peut être utilisé. Le plus simple, si vous n'avez pas ces outils à disposition, munissez-vous d'une simple feuille de papier et utilisez-la comme cale de réglage.

Fins de course

Le seul interrupteur de fin de course dont la position est critique est celui de l'axe Z. Son positionnement correct est nécessaire pour que l'épaisseur de la première couche soit correcte. Il est aussi utile pour éviter de voir la buse descendre trop bas et abîmer le plateau.

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