Nouveau support de vis Stop de l’axe Z

Depuis que je l’ai, j’ai déjà modifié plusieurs pièces de mon imprimante 3D K8200, mais je n’ai pas encore modifier le support de la vis « stop » de l’axe Z alors que je l’ai identifié dès le départ comme un point faible de l’imprimante. Impossible d’avoir un réglage précis de la distance entre la tête de l’extrudeur et le plateau si la vis « stop » oscille librement sur son support.

Malgré tous les modèles différents que j’ai trouvé sur Thingiverse, aucun ne m’a vraiment convaincu. J’ai donc créé ma propre pièce. En fait, j’en ai même fait deux.

J’ai d’abord fait celle-ci :

support de vis stop axe-z version 1

Mais comme mon fil de PLA avait (encore une fois) cassé, j’ai fait en sorte de réduire la taille de la pièce pour pouvoir l’imprimer avec les quelques 40 cm de fil qu’il me restait, sans avoir à remettre le fil en cours d’impression (manœuvre très délicate qui foire une fois sur deux). Au final, voici la version réduite de ma pièce :

support de vis stop axe-z version 2

Cette pièce permet de réutiliser les vis d’origine pour la fixer au bras de l’extrudeur, Par contre j’ai choisi de remplacer la vis de réglage par une vis M4 plus large (celle d’origine était une M3). Pour l’assemblage, il faut placer un ressort de 6.4 x 10.3mm entre deux écrous M4 dans le trou rectangulaire au dos du support. Puis il faut visser la vis de réglage jusqu’à ce qu’elle traverse le support et enfin visser le support sur le bras de l’extrudeur.

Pour finir, il faut maintenant refaire le réglage.

support de vis stop monté sur l'axe z de la K8200

Les fichiers sont disponibles sur Thingiverse.

Modification de l’axe Z pour supprimer le z-wobbling

Le remplacement du support de moteur n’ayant pas suffis à supprimer le Z-wobbling, j’ai décidé de remplacer le « suiveur » de l’axe Z. J’avais repéré deux modèles intéressants sur Thingiverse avec deux approches différentes:

K8200 - Z-Axisnut Holder with 2-way slidingK8200 Z-axis Backlash eliminator

Plutôt que d’en choisir un des deux, j’ai préféré créer mon propre modèle en m’inspirant des deux. J’ai agrandi la partie mobile du premier modèle (en rouge) pour pouvoir y mettre deux écrous et un ressort comme dans le deuxième modèle.

suiveur-assemblagesuiveur-coupe

Comme la précision de ma K8200, n’est pas encore exemplaire, j’ai dû passer un certain temps à limer les pièces pour qu’elles s’assemblent et coulissent parfaitement.

Pour monter cette pièce sur l’imprimante, il faut démonter presque entièrement l’axe Z. J’ai donc décidé de remplacé en même temps le guide tige de l’axe Z par ce modèle.

z-axis_top_holder

Avant de commencer le démontage, j’ai d’abord monté le bras de l’extrudeur en haut de l’axe Z puis je l’ai attaché à la barre supérieur du cadre avec une ceinture. Une fois le bras de l’extrudeur bien maintenu en position, j’ai pu démonter le guide tige et le suiveur d’origine.

Pour assembler le nouveau suiveur, il faut maintenir les deux écrous et le ressort dans la partie mobile tout en la glissant dans la partie fixe du suiveur sans que le ressort de fasse tout sauter.  Il m’a fallu plusieurs essais avant d’y arriver. Ensuite, il faut visser le nouveau suiveur sur la tige filetée jusqu’à atteindre la hauteur du bras de l’extrudeur. Plus le bras est haut, plus le vissage ça sera rapide. On peut maintenant fixer le suiveur sur son emplacement avec les écrous du suiveur d’origine.

suiveurZ

Il ne reste plus qu’à fixer le nouveau guide tige.

Encore une fois, il a fallu limer la pièce pour qu’elle s’ajuste parfaitement sur la structure de l’imprimante. Cette pièce a aussi le même défaut que la pièce d’origine : le dernier écrou de la tige filetée se trouve dans l’axe de la vis de fixation du support et empêche de la serrer correctement. Mais la pièce dispose de deux trous pour des vis de fixation supplémentaires sur les cotés, donc j’ai choisi de n’utiliser que ces deux vis et de ne pas utiliser la vis « principale ».

guide_tige_z_monte

Voila le résultat final:

axe-z

Grâce à ces modifications le z-wobbling a totalement disparu et la qualité des pièces imprimées s’en trouve grandement améliorée.

J’ai partager les fichiers de mon nouveau suiveur sur Thingiverse.

Ajout d’un tendeur de courroie de l’axe Y

J’ai remarqué il y a quelques temps que la courroie de l’axe Y était très peu tendue. C’est pour cette courroie qu’il fallait compter exactement 127 dents. Visiblement, malgré ce nombre précis de dents à compter, la courroie est trop longue, mais je pense qu’enlever une dent la rendrait trop courte.
Une courroie détendue vibre beaucoup et fait du bruit. Cela peut aussi avoir un impact sur la qualité d’impression puisque les petits mouvements risquent d’être absorbé par ce manque de tension et parce que la courroie pourrais sauter d’une dent si un mouvement rencontre une trop forte résistance.

courroie-k8200-axe-Y

Le système de fixation d’origine ne permet pas d’ajuster la tension de la courroie et le modèle de remplacement que j’ai trouvé sur Thingiverse ne m’a pas convaincu. Donc j’ai un moment pensé à créer mon propre modèle de fixation, mais j’ai finalement trouvé une solution plus simple : un petit clip à fixer directement sur la courroie sans modifier le système de fixation avec le chariot.

belt_tensioner

Il faut juste faire attention à placer ce clip de manière à ce qu’il ne risque pas de se coincer dans la poulie. Ça n’a pas été facile de l’accrocher sans détacher la courroie, mais j’ai fini par réussir. Résultat : la courroie est bien mieux tendue et l’imprimante fait un peu moins de bruit.

belt_tensioner_k8200

 

Réduction du Z-wobbling avec un nouveau support moteur

J’ai récemment résolu mon problème de manque de matière, mais j’ai toujours cet effet « dents de scie » qui gâche la qualité des objets imprimés.
J’avais déjà identifié les causes du problème et des pistes de solution pour le résoudre, mais je n’avais jusqu’à présent rien mis en pratique.
Aujourd’hui j’ai décidé d’imprimer un nouveau support pour le moteur de l’axe Z et j’ai choisi celui-ci.

support moteur axe-z anti z-wobbling

J’espère qu’il permettra d’absorber les oscillations de la tige filetée aussi bien que l’aurait fait un coupleur flexible.

Voici la pièce, une fois imprimée. Il y avait quelques bavures à enlever avant de l’installer mais dans l’ensemble c’est plutôt réussi. Comme d’habitude, j’ai aussi dû agrandir les trous à la perceuse : le modèle 3D est bon, mais la K8200 imprime toujours des trous plus petits que sur le modèle. Si quelqu’un sait pourquoi, ça m’intéresse.

support moteur axe-z anti z-wobbling

Voila ce que ça donne une fois installé sur l’imprimante. support moteur installé sur l'axe Z de la K8200

En imprimant une pièce de test, j’ai pu constater une nette réduction du Z-wobbling, mais il n’a pas disparu complètement. Donc je vais continuer à modifier l’axe Z jusqu’à obtenir un résultat vraiment satisfaisant.

calibration2

Enfin une solution à mon problème de manque de matière

A force de chercher une explication à mon problème de manque de matière, j’ai finalement trouvé sur un forum, une piste toute bête mais à laquelle je n’avais absolument pas pensé :
Et si le moteur de l’extrudeur tournait dans le vide à cause d’un écrou mal serré ?

Même en ayant longuement observé le fonctionnement de l’extrudeur pour essayer de comprendre, ce qu’il se passait, ce genre de problème est quasi impossible à remarquer parce que l’axe du moteur est parfaitement lisse et donc si le pignon de tourne pas, on ne voit pas que le moteur tourne.

Pour tester l’hypothèse de l’écrou mal serré, j’ai donc pris un stylo de blanco et j’ai mis un point blanc à l’extrémité entre le pignon et l’axe du moteur en veillant à ce que la trace blanche soit bien présente sur chacune des deux parties. De cette manière si l’axe tourne sans le pignon, le point blanc va se scinder en deux.

tipp ex

Il ne reste plus qu’à lancer un impression et c’est gagné après moins de deux minutes, je constate très clairement que les deux points blanc se séparent lors des mouvements rapide du moteur.

Problème, en essayant de resserrer la vis, je me suis rendu compte que le pas de vis était abimé. Rien de bien surprenant , un pas de vis en plastique ne fait généralement pas long feu face à une vis en métal. J’ai donc utilisé un des pignons de rechange fournis par Velleman et j’y ai percé un trou de 2mm de diamètre sans filetage. Puis j’y ai vissé en force un écrou du même diamètre qui lui tenait bien en place grâce à l’absence de filetage. L’écrou dépasse un peu, mais ça ne pose pas de problème.

extrudeur

Une fois le pignon bien serré sur l’axe du moteur, je relance un teste d’impression : Problème résolu !

Augmentation de la tension des drivers de moteur

J’ai vu sur plusieurs forum que la tension des moteurs préconisée par Velleman dans sa documentation est trop faible. Plutôt que 0,425V il est conseillé de monter la tension des drivers de moteur jusqu’à 0,5V voir 0,55V. Une tension trop faible peut causer des sauts de pas qui pourraient être à l’origine de mes problèmes.

tension

J’ai donc modifier la tension des 4 drivers de moteur à 0,5V. Après quelques tests, je n’ai plus de problème de décalage en X ou en Y, par contre j’ai toujours ce fichu problème de manque de matière.

Problèmes d’impression

Depuis quelques temps, j’ai de plus en plus d’impressions ratées. La première cause d’échec est le manque de matière : je me retrouve avec des trous dans mes pièces sans savoir pourquoi. Par moment il y a tellement peu de matière extrudée que le résultat ressemble plus à de la dentelle qu’à une pièce plastique. Je n’arrive vraiment pas à comprendre la cause de ce manque de matière, je vois bien que par moment la roue de l’extrudeur ne tourne pas, mais je n’en sais pas plus.

  • Est-ce que le moteur manque de « force » pour pousser le filament ?
  • Est-ce le Gcode qui n’est pas correct et qui n’ordonne pas à l’imprimante d’extruder du plastique quand il faudrait ?

echec2

L’autre souci que je rencontre de temps en temps, c’est un décalage de la pièce sur l’axe X ou Y. Cela se produit aléatoirement pendant l’impression, un des moteurs saute un ou plusieurs pas et donc le plateau se décale par rapport à la position où il devrait être. A partir de ce moment là, toutes les couches supérieures sont imprimées avec ce décalage, rendant la pièce inutilisable. Ce problème s’est produit pour la première fois après l’ajout du miroir sur le lit chauffant.

  • Est-ce lié au poids supplémentaire du miroir sur le plateau ? Les moteurs n’auraient pas la force nécessaire pour déplacer le plateau avec ce surpoids ?
  • Est-ce la tête d’impression qui « cogne » contre la pièce sans que je m’en aperçoive et qui provoque le saut de pas ?

echec3

Parfois ces deux défauts se combine, comme ici : un décalage sur l’axe Y (en bas) et un manque de matière (en haut).

echec1

Montage du lit sur ressorts et ajout d’un miroir

J’ai lu sur quelques forums qu’il était grandement conseillé de placer un miroir sur le lit chauffant pour avoir une meilleur adhérence de l’objet et une surface d’impression plus plane. Mais ce n’était pas ma priorité jusqu’à ce que je commence à rencontrer des problèmes.

J’ai ratés plusieurs impressions de petites pièces parce qu’elle se décollaient.  Et j’ai raté une autre impression d’une pièce très large qui elle a souffert du manque de planéité du lit.

Je me suis donc mis en quête d’un miroir ou d’une vitre aux bonnes dimensions. Velleman propose sa propre vitre bien adaptée à la K8200, mais elle est quasi-introuvable et je ne suis pas très confiant à l’idée de me faire envoyer une vitre par la Poste.

Finalement j’ai trouvé un miroir de 20 cm x 20 cm chez Castorama pour moins de 3€.

Le modèle de clips proposé par Velleman ne me plaisait pas donc j’ai choisi celui-ci. Les clips étaient encore un peu trop grand, donc j’ai du les limer au Dremel, mais au moins ils n’empiètent pas sur ma surface d’impression. Comme le miroir fait précisément 20cm de coté, j’ai du réduire la surface d’impression définie dans Repetier Host et Slic3r à 19cm de coté pour garder 5mm de marge à chaque extrémité.

miroir

Comme l’ajout du miroir m’imposait de recalibrer le plateau et l’axe Z, j’en ai profité pour suivre un autre conseil vu sur les forums : monter le lit sur ressorts. Cette modification apporte 2 avantages :

  • Le réglage de mise à niveau du lit est beaucoup plus simple.
  • En cas de mauvais réglage du Z-Stop, si la tête de l’extrudeur appuie sur le miroir, elle ne fera que compresser d’avantage les ressorts au lieu de briser le miroir.

J’ai trouvé une boite de 150 ressorts de différentes tailles sur Amazon. J’ai remplacé les écrous supérieurs par des ressorts 9.5×19.1mm comme sur la photo ci-dessous.

ressorts2

Ajout d’une buse sur le ventilateur

Il y a quelques jours, j’ai constaté que la température du lit chauffant baissait pendant l’impression alors que le chauffage du plateau était activé. Le plateau chauffait mais était incapable de se maintenir à 50°C.

J’ai fini par comprendre que c’était le ventilateur qui refroidissait le plateau. En mettant ma main devant le ventilo, je voyais au bout de quelque seconde, la température du plateau qui commençait à remonter.

Le but du ventilateur est de refroidir la pièce, pas le plateau. D’une part si le plateau refroidi trop, la pièce risque de se décoller, d’autre part tout le flux d’air qui arrive sur le plateau ne refroidit pas la pièce.

J’ai donc décidé d’imprimer la buse de ventilateur proposée par Velleman.

fan_nozzle

Voila le résultat.

embout_ventilo

Au final, je ne sais pas si le refroidissement de la pièce est plus efficace, mais au moins la température du lit chauffant reste stable.

Z-wobbling et backlash

Aujourd’hui, j’ai mis un nom sur le phénomène responsable du problème de surface en « dents de scie » de mes impressions. On appelle ça le « Z-wobbling » qui pourrait se traduire par « oscillation de l’axe Z ».

Le problème c’est que la tige filetée de l’axe Z n’est jamais parfaitement droite et qu’en tournant elle oscille légèrement et entraine avec elle l’ensemble du bras supportant la tête d’impression, ce qui induit donc un léger décalage entre chaque couche.

On peut d’ailleurs constater le lien étroit entre la tige filetée et la surface en « dents de scie » en constatant que l’espacement entre les « dents » correspond exactement au pas de la vis.

z-axis-wobble

Dans une moindre mesure, l’effet « dents de scie » peu aussi être causé par le « backlash » : le jeu entre l’écrou et la tige fileté.

Quand on connait le nom du problème, cela devient beaucoup plus facile de trouver des informations pour le résoudre. Sur les différents forums consacrés au sujet, j’ai donc trouvé plusieurs solutions pour résoudre le problème. Chaque solution est plus ou moins couteuse et plus ou moins efficace.

Le support du moteur Z est très critiquée car pas assez stable.

Image de prévisualisation YouTube

Pas mal de monde conseille de le remplacer par un autre à imprimer soit-même. Celui-ci semble le plus populaire.

new-z-Motor

Ce support est souvent associé à un coupleur flexible qui permet d’absorber en partie les oscillation de la tige filetée.

coupler-58

La pièce en elle même ne coute pas cher, mais comme il faut ajouter les frais de port, on facilement vite à 10-15€ (certes le prix reste dérisoire comparé aux 700€ du kit de base). Je préférerais éviter de faire pleins de mini-commandes pour chaque pièce que je voudrais remplacer. Il y a un modèle permettant d’imprimer soit même ce coupleur, mais je ne suis pas convaincu que ça soit très solide, surtout en PLA.

drive_spring

De mon coté, j’ai trouvé ce support sur Thingiverse. Il n’est quasiment pas mentionné sur les forums que j’ai parcouru, mais il a l’air plutôt pas mal. Plutôt qu’un support moteur rigide et un coupleur flexible qui absorbe les oscillations, ce modèle prend le parti inverse avec un support flexible et en conservant le coupleur d’origine. Encore une fois, se pose la question de la résistance de la pièce.

z-axis_plate

Il y a aussi des piste d’amélioration du coté du « suiveur », la pièce contenant l’écrou qui entraine de bras de l’extrudeur. Cette pièce permet principalement d’éliminer le jeu entre l’écrou et la tige fileté. Et celle-ci permet à l’écrou de se déplacer librement sur le plan XY pour absorber les oscillations de la tige filetée tout en transmettant normalement le mouvement sur l’axe Z.

Il semblerait aussi que la fixation de la tige filetée en haut de l’axe Z soit responsable de vibrations. Dès le montage, j’avais trouvé que cette fixation n’était pas terrible, mais je ne m’attendais pas à ce que cela ait un impact sur la qualité d’impression. Je la remplacerait peut-être par ce modèle plus robuste.

z-axis_top_holder

Si tout ça ne suffit pas, on peut remplacer la tige filetée par une vis trapézoïdale. Une tige filetée est, à la base, conçue pour maintenir plusieurs éléments ensemble, pas pour transformer un mouvement de rotation en une translation. Alors qu’une vis trapézoïdale est conçue spécifiquement pour transmettre des efforts importants et précis. Mais forcement ça coute plus cher, donc Velleman a choisi une tige filetée par souci d’économie. Attention tout de même, remplacer la tige filetée par une vis trapézoïdale, entraine une modification du pas de vis qu’il faut répercuter dans le firmware de l’imprimante (cf : forum Velleman et calculatrice Prusa).

vis_trapezoidale

Enfin, certains sont même allé jusqu’à installer une deuxième tige filetée pour l’axe Z de l’autre coté de l’imprimante afin de mieux répartir le poids du bras de l’extrudeur. Dans l’idée, ça se justifie, mais je n’ai pas l’intention d’aller aussi loin dans les modifications de mon imprimante.

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