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Le long chemin de la réalisation d’une imprimante 3D

Dans ces jours silencieux, ce n’est que le blog qui est resté blanc! J’ai beaucoup avancé sur mes réalisations, en particulier sur l’impression 3D.

eShapeoko

Je développe encore mon expertise 🙂 Je conçois maintenant pas mal d’objets à partir d’assemblages de morceaux découpés dans des plaques de MDF 6mm. Après le support de turbines, j’ai fait une nouvelle boite pour l’électronique de l’imprimante (avec l’arduino mega reçu, le Pololu de l’extrudeur, les mosfets de commande des chauffages et ventilateurs, et beaucoup de connectique!)

Contrôleur d'imprimante 3D (état au 9 déc 2013)
Contrôleur d’imprimante 3D (état au 9 déc 2013)

Il reste encore un peu de câblage à finir.

Coté usinage encore, j’ai trouvé une broche qui me fait de l’oeil, la Milwaukee DG30E, dispo chez BHV, 500 watts, 33000 rpm, pinces interchangeables, et surtout, pas de jeu! Seule inconnue: le bruit!

Coté logiciel, Marlin tourne déja dans l’Arduino, avec une configuration adaptée à ma machine, très similaire pour la commande à une carte Generation 7 ou à un shield RAMPS.

Coté chauffage

J’ai enfin pu utiliser le tour et la fraiseuse de l’Electrolab, merci encore à Ellyan pour sa patience et sa pédagogie. Je ne prétends pas encore maîtriser ces machines complexes, mais je commence au moins à me débrouiller. J’ai réalisé les pièces suivantes, qui réimplémentent d’une manière simplifiée l’extrudeur miniature de la foldarap:

  • Equerrage et surfaçage d’un bloc 10x12x20mm pour le corps de chauffe. Perçage à 6mm pour la résistance de chauffage, perçage et taraudage M4 pour la mini-buse et le tube en acier de connexion à la partie froide.
  • Equerrage et surfaçage d’un bloc de 10x12x40mm pour le corps froid. Perçage à 3mm pour la fixation sur le radiateur, perçage et taraudage M4 pour la connexion à la partie chaude, et perçage/taraudage borgne M5 pour l’embout pneumatique.
  • Surfaçage, perçage concentrique à 2mm et 0.5mm dans de la tige filetée laiton pour fabriquer la buse. Je remercie énormément Emmanuel Gilloz de m’avoir indiqué cet objet, particulièrement simple à réaliser et extrêmement économique (encore plus que mes boutons en laiton du BHV!).
  • Perçage concentrique et réduction de diamètre de vis filetée M4 pour la connexion entre les blocs chauds et froids (isolateur thermique)
  • Surfaçage du radiateur pour permettre la fixation du bloc froid.

Si vous avez tout suivi, vous devez imaginer à quoi ressemble mon extrudeur. Dans tous les cas, en voici une image:

Extrudeur type Foldarap
Extrudeur type Foldarap. L’isolateur est une version de test, trop courte.

Coté filament

Mon extrudeur est de type “Bowden”, c’est à dire que le chauffage et l’avance du filament sont séparés par un tube flexible. Il me faut donc créer un bloc d’avance de filament. Celui ci a été conçu selon ma méthode MDF, il se base sur un moteur pas à pas pas très costaud, mais dont l’axe est cannelé juste comme il faut pour m’éviter la fabrication d’une vis d’avance! Et dire que ce moteur dormait depuis plusieurs années dans un tiroir… Comme quoi la récupération a du bon 😀

Etat actuel du pousse-filament
Etat actuel du pousse-filament
Modélisation du pousse-filament
Modélisation partielle du pousse-filament

Lit chauffant

Je n’ai encore rien fait de ce coté, je sais qu’il est indispensable pour l’ABS, mais pour le PLA, ce n’est pas le cas. je le construirai si besoin.

 

Le moment de la première impression s’approche donc à grands pas!

Avancement sur divers projets

Ces dernières semaines, j’avoue n’avoir pas trop eu envie de mettre à jour mon blog, car il est vrai que cela prend pas mal de temps: ce n’est pas l’écriture du texte qui est longue, c’est la publication, la recherche des photos, leur retaillage, leur insertion, etc. et les tentatives de traduction en anglais. J’ai deux articles à poster en anglais, mais je ne l’ai pas encore fait car je ne suis pas satisfait de la traduction.

Mais bon, à un moment, il faut y aller, “pan”, et poster quelque chose. Donc voila, un point d’avancement sur toutes mes bricoles en cours. En l’écrivant, j’espère qu’il me permettra d’en dégager des priorités.

  • Générateur aléatoire: Pas avancé, pas prioritaire. Comme annoncé, c’était une bricole “one shot”. Si je trouve des idées ou du besoin, j’aurai une base de départ.
  • Fraiseuse eShapeOko: J’ai pas mal avancé sur ce point, j’ai maintenant une broche, et la machine commence à fonctionner. Je sais graver du bois en partant d’un fichier SVG, que ce soit des tracés de lignes ou des “pocket” (surfaces planes fraisées). J’ai construit un début de support pour une caméra, mais ce mode de visualisation n’est pas suffisamment fiable pour se passer d’un oeil, surtout à l’approche de la matière 🙂 Mais je vais le finir rapidement, car c’est quand même un moyen de supervision complémentaire utile. Dans ma todolist proche, il y a aussi la fabrication d’un support de fraises, et d’une roue d’échappement en laiton pour un ami. J’attends qu’il me donne le modèle, qui est cassé, et qu’il doit démonter de son horloge.
  • NFC: j’ai reçu et classé les composants, mais ce circuit TI m’agace avec ses bugs hardware. Je le reprendrai plus tard.
  • Moteurs: J’ai soudé la partie puissance sur un radiateur de PC, il me faut avancer sur le pilotage de la puissance et sur le contrôleur brushless.
  • Turbines: Comme déja présenté, j’ai fait imprimer par Jennyfer quelques turbines en plastique, j’ai en cours un modèle un peu plus grand adaptable à un manchon en PVC du commerce, mais OpenSCAD m’embête en créant de mauvais STL. Je n’ai pas vraiment de solution. Le nouveau modèle de turbine utilisera 4 roulements, car les deux actuels ont un peu souffert. Ce qui m’agace, c’est que ce projet n’a pas de “cible” pour dire qu’il est fini.
  • Clavier miniature: il s’agit d’un ancien projet non présenté, qui consiste à construire une mini-console série transportable. Il y a donc un clavier et un écran. Je n’avais pas avancé sur ce projet depuis longtemps, car je ne savais pas comment améliorer le clavier (pour le moment, une grille de microswitches): maintenant que j’ai une fraiseuse, je vais pouvoir tailler des touches en MDF adaptables sur les microswitches. C’est ce qui m’occupe au moment T, je suis en train d’écrire un script python qui génère le G-code nécessaire (très répétitif), donc un script est parfait pour le générer.
  • J’ai aussi travaillé sur l’ingénierie inverse d’une petite carte électronique, il s’agit de relever son schéma et de reverser le firmware d’un MSP430. Le schéma est presque fini, seules quelques pistes manquent. Ce projet a été l’occasion de faire avancer un outil de désassemblage/reverse engineering non encore publié, que j’ai appelé studis. Il permet de désassembler, définir des symboles, noms de fonction, des commentaires, etc. pour msp430 pour l’instant, mais j’ai déja un désassembleur PIC à moitié écrit, puis je passerai à d’autres microcontroleurs embarqués, à choisir parmi arm,avr,mcs51, etc. Cet outil est capable de travailler à partir de plusieurs formats de fichiers: bin, hex, mais c’est modulaire, d’autres sont prévus.

Je considère que le projet global “imprimante 3D” a plutôt avancé dans la bonne direction grâce à mes essais de fraisage. Je maitrise mieux les déplacements de la machine, son utilisation, ses réactions. Un projet parallèle inclut la mise au point d’une broche maison, mais vu les petits travaux que j’ai à faire, il semble que ma broche actuelle soit suffisante pour un moment. Dans le pire cas, je pense pouvoir m’en faire prêter une, donc ce projet de broche passe sous la pile.

Support caméra
(prototype de) Support caméra
Mini Clavier
Mini Clavier

A plus long terme, les projets brushless et turbines me mènent vers un sujet plus ambitieux, les micro-turbines à gaz. C’est quelque chose qui m’intéresse beaucoup, il y a beaucoup de protos non fonctionnels sur youtube, du coup je veux réussir cette construction. Pour cela, il va me falloir des roues de turbines de bonnes performances, ce qui m’amène à d’autres sous-projets:

  • Fabrication d’un banc d’équilibrage pour les turbines: à haute vitesse, il est indispensable d’équilibrer les turbines. Pour ce projet, j’ai besoin de mécanique, mais la mise rotation des roues à essayer viendra d’un moteur brushless de type CD-ROM.
  • Etudes sur la chambre de combustion: matériaux, tailles, températures
  • Etudes sur la pression d’air générée par la turbine
  • Conception générale du moteur, et assemblage.

Au bilan : une todolist très diverse et très remplie. Essayons d’y mettre de l’ordre. J’ai déjà souvent dit que la priorité était l’impression 3D, pour me rassurer, je peux me dire que je n’ai pas trop dévié de mes projets importants en faisant du fraisage, car cette expérience est nécessaire. Mais ne nous perdons pas trop dans les turbines, qui sont intéressantes aussi, mais à plus long terme. Je dois donc me reconcentrer 🙁

Que manque t il pour bien avancer en impression 3D?

  • Finir un peu de méca générale sur la machine: je dois usiner une patte pour fixer les fils des moteurs à une DB25. Outillage: j’ai ce qu’il faut. Matériaux: il me manque un martyr, mais je crois que j’ai ce qu’il faut. Logiciel: j’ai tout. Diagnostic: délai court, difficulté facile, à finir au plus vite.
  • Fixation de l’extrudeur: Il me faut fraiser du gros métal, donc Electrolab, et faire de la conception. Étape longue, mais inévitable. J’ai un moteur NEMA17 adapté.
  • Electronique: déja dit, il faut l’ardumega, et réparer le module pololu dont le potentiomètre est HS. Outillage: j’ai. Composants: a commander.
  • Lit chauffant: Toujours pas récupéré de PCB simple face assez grand. Ensuite il faut un martyr à hauteur rectifiée, que je vais devoir acheter (mdf 15mm)
  • Chauffage: j’ai les résistances de puissance. Il faut usiner. Il faut ensuite un FET et du câblage.
  • Buse: il faut tourner du laiton, je pense avoir trouver des pièces modifiables chez BHV. Ensuite il faut percer très fin.

Bien bien, voici donc un état des choses à faire. D’ici la fin de la semaine, je pense faire l’équerre de fixation pour les câbles de moteur, et finir d’installer le PC de pilotage définitif. La semaine prochaine, évolution de l’électronique en vue de l’impression 3D. Au boulot!

Depuis la rédaction de cet article, le support DB25 est prêt à usiner, seul le bruit généré m’en a empêché. C’est la prochaine action!

Support DB25 prêt à usiner
Support DB25 prêt à usiner

[eShapeoko] table, perçages

Ce week end j’ai pu travailler à nouveau sur ma fraiseuse eShapeoko. Pour commencer, j’ai refixé correctement la machine sur sa planche, en vérifiant que l’équerrage était correct. J’ai également rectifié les pattes de fixation, car celles ci empêchaient le chariot (gantry) de se déplacer jusqu’en butée:

Pattes de fixation
Pattes de fixation

J’ai ensuite acheté les équerres nécessaires à la finalisation de la table. J’ai pu finir de monter celle ci, et y poser la machine. C’est quand même bien plus commode que posée sur un tabouret! La table est un peu flexible, mais l’ajout futur d’étagères intermédiaires en améliorera la rigidité. Pour l’instant ce sont des tiges filetées qui garantissent la solidité de la table, et j’ai utilisé une étagère de récupération:

La fraiseuse sur sa table
La fraiseuse sur sa table

Ensuite, j’ai recalibré les déplacements sur X,Y et également Z (que je n’avais pas vérifié jusqu’à présent). X et Y ont été vérifiés au pied à coulisse, un calcul sur excel m’a confirmé que les déplacements étaient corrects (0,999mm de déplacement pour 1mm demandé).

Sur Z, j’ai rencontré un petit problème. A cause de la démultiplication produite par la vis sans fin, le nombre de pas pour avancer de 1mm est gigantesque, surtout en microstep 1/32: la vis M8 avance de 1,25mm par tour, et à 400 steps/tour, on arrivait à 10240 microsteps/mm. En configurant cette valeur dans grbl, celui ci s’est bloqué, puis au redémarrage, s’est mis dans une boucle infinie d’alarmes, sans pouvoir en sortir. J’ai alors tenté de reprogrammer le firmware par avrdude, et ceci n’a rien donné. En effet, les paramètres de grbl sont stockés en EEPROM, et effacer le logiciel principal n’y fait rien. avrdude n’a pas non plus d’option pour effacer l’EEPROM. Je m’en suis sorti en :

  • lisant l’EEPROM dans un fichier HEX,
  • puis en modifiant ce fichier HEX pour n’y mettre que des 0xFF (valeur de mémoire effacée, attention il faut recalculer les checksums de chaque ligne!),
  • puis en reprogrammant ce contenu modifié dans l’EEPROM.

Il a ensuite été facile de retrouver tous les paramètres, qui étaient encore affichés dans l’appli de contrôle.

Pour m’en sortir, j’ai alors programmé l’axe Z en microstep 1/8 pour obtenir un nombre de steps/mm raisonnable, puis j’ai dû ensuite diminuer la vitesse max de déplacement, car les moteurs ne suivaient plus le rythme: trop de pas par mm pour une vitesse donnée, cela demandait aux moteurs de mettre à jour leur position trop rapidement.

A ce propos une discussion à l’Electrolab la semaine dernière m’a convaincu que passer l’alimentation des moteurs à 24V aurait un effet bénéfique sur la vitesse max de rotation, sans avoir d’incidence sur le courant max, puisque celui ci est réglé en interne par les drivers. Je suis donc à la recherche d’une alim 24V de récupération.

J’ai donc maintenant une machine calibrée sur X,Y, et Z. Etape suivante: le perçage de la table.

Ce perçage va me servir à maintenir des objets bien fixés sur la table, pour permettre leur usinage. J’ai percé des trous de 6 mm tous les 5 cm, puis j’ai agrandi leur base à 8mm pour pouvoir y faire entrer des inserts à griffes. Voici une série de photos pour décrire tout ça:

Broche Bosch 500 watts. Seul reproches: le bruit, et la forme pas pratique :)
Broche Bosch 500 watts. Seuls reproches: le bruit, et la forme pas pratique 🙂 On fait avec ce qu’on a…
Ca marche quand même très bien...
Ca marche quand même très bien…
Après 35 trous et beaucoup de patience de mon épouse...
Après 35 trous et beaucoup de patience de mon épouse… Premier insert vu de dessous.
Les griffes rentrent en serrant par dessus.
Les griffes rentrent en serrant par dessus. La chute d’alu sert à répartir les forces de serrage pour protéger la table.
Seulement 16 inserts étaient prévus au départ...
Seulement 16 inserts étaient prévus au départ… Il faudra ENCORE aller chez Casto Merlin 🙂

Un problème apparait: la poussière… J’envisage deux solutions: soit des bouts de scotch sous les trous vides soit une petite planche de MDF vissée sous celle ci. Mais j’ai peur que les trous se remplissent vite de poussière. En écrivant, je viens de trouver une solution alternative: boucher les trous inutilisés en y vissant des boulons courts par dessous.

 

Quelles sont les prochaines étapes?

J’ai vraiment envie d’essayer l’impression 3D. Je vais donc me préoccuper des accessoires nécessaires. Le premier d’entre eux est le plateau chauffant, c’est une résistance de chauffage en circuit imprimé placé sous une plaque de verre, elle même recouverte de kapton. Une thermistance mesure la température au centre, et le courant est contrôlé par l’arduino de l’imprimante, via un transistor MOSFET de puissance. Je crois pouvoir me procurer facilement du circuit imprimé de grande taille, il sera gravé par la shapeoko. Le défi sera de maintenir le circuit imprimé de manière parfaitement horizontale par rapport à la fraise pendant que je le graverai.

Il me restera ensuite à lancer une commande ebay pour du kapton et un arduino mega, qui est le modèle utilisé par à peu près tous les firmwares d’impression, dont celui que j’envisage: Marlin.

Etat d’avancement du projet NFC au 19 Septembre 2013

Après avoir travaillé de manière intense sur ma fraiseuse numérique pour pouvoir la présenter au salon des Associations de ma ville, j’ai repris du temps pour faire avancer mon projet NFC. Voici ce qui a été réalisé.

J’ai implémenté les codes nécessaires pour piloter le bus SPI depuis le chip ARM de commande. Ce n’était pas très complexe. J’ai pu vérifier avec un analyseur logique que les signaux étaient corrects. Le Tiva a plein de registres qu’il faut configurer correctement, mais il met à disposition une doc assez complète qui décrit les séquences d’initialisation. Quand on les suit sans se tromper, ça marche!

Les choses sont plus compliquées du côté du front end NFC. Pour commencer, j’ai réussi à obtenir de nouveaux samples de Texas, que j’ai soudé correctement cette fois: Pas d’apport supplémentaire de pâte à braser, mais utilisation de flux et chauffage rapide. Le soudage est très nettement amélioré, l’étain déjà présent sur la carte suffit à assurer la soudure sans débordements.

Il me manque encore tous les composants de la partie analogique et les condensateurs de découplage, mais j’avais envie d’essayer quand même. Effectivement, le chip réagit, puisque le passage de sa ligne “Enable” dans le bon état produit le démarrage de toutes les alimentations secondaires produites par le chip. Au moins, j’ai la preuve que certaines pattes sont correctement soudées et que le chip n’est pas totalement grillé 😀

Par contre, il m’a été pour l’instant impossible de lire par SPI la moindre valeur de registre depuis le chip. Et c’est là que j’ai commencé à découvrir pas mal de défauts du circuit.

Pour commencer, sa documentation n’est absolument pas claire. Elle répète certaines informations dans des paragraphes différents, se contredit, et contient des manques et des erreurs. On ne s’en rend pas compte en première lecture, mais le nombre de messages d’incompréhension sur leur forum “E2E” en dit long.

Le circuit n’est pas non plus exempt de bugs “silicium”. Il réagit de manière non documentée, ou imprévue, quand son pilotage est réalisé comme dans la datasheet. Par exemple, le chip dispose de trois modes de pilotage:

  • un mode parallèle (on pilote 8 fils de données, puis on valide une horloge)
  • un mode SPI sans signal CS : dans ce cas ils ont “inventé” un genre de start condition ressemblant à de l’I2C, mais qui n’est pas de l’I2C, et qui n’est pas supporté par le Tiva, ce qui demanderait un pilotage manuel par bit banging
  • un mode SPI avec signal CS : dans ce cas l’assertion de la ligne CS démarre la transaction SPI, et la désassertion la termine. Sauf que, lors de cette déassertion, il n’y a pas de nouveau signal d’horloge généré,ce qui est normal pour du SPI. Eh bien dans certains cas, ceci empêche le circuit de prendre en compte la commande envoyée. Pour corriger cela, il faut générer une unique pulse d’horloge supplémentaire pour valider la commande. Pas 8, sinon le chip croit qu’une autre commande lui est addressée. Ceci demande de reconfigurer terporairement le bus SPI en GPIO normales, puis d’envoyer la pulse, puis de reconfigurer le bus SPI.

Vous voyez le genre de techniques tordues qu’il faut appliquer… Et qui ne sont pas documentées clairement, malgré leur bizarrerie. Et on n’en est encore qu’à la couche transport, je n’imagine même pas encore tous les bugs fonctionnels que je vais trouver! Je trouve ça assez peu sérieux de la part d’un grand fabricant de circuits intégrés, surtout quand on essaye de concurrencer NXP et Broadcom sur le marché du front end NFC.

Exemple de documentation: dans une version précédente, les données SPI envoyées au chip étaient valides sur le front descendant de SCLK, et les données retournées juste après étaient disponibles sur le front montant de l’horloge… Pas très pratique. Mais bon. Dans la dernière révision du chip, ceci a été corrigé. Toutes les données (MOSI et MISO) sont valides au front descendant de SCLK. Mais la datasheet n’a pas été mise à jour, jusqu’à ce que quelqu’un se plaigne sur le forum!

J’avoue que tous ces problèmes m’ont été signalés par un ami qui avait déja travaillé avec ce circuit, sinon j’en serais encore à savoir pourquoi ça ne marche pas. D’un autre coté, pour DIY qui se voulait électroniquement simple, ces bugs m’agacent, car ils vont complexifier le projet. Je n’attendais pas de me heurter à des problèmes techniques aussi basiques à un stade aussi peu avancé.

Donc pour le moment, je mets ce projet de côté et je repars sur mon autre projet: la fraiseuse.

En attendant, j’ai mis à disposition de tous le code de démarrage que j’utilise pour faire fonctionner le cpu ARM Tiva. J’ai fait un projet github avec tous les codes communs qui évitent de ‘réinventer la roue’. J’ai choisi la licence WTFPL pour son coté humoristique et très proche du domaine public. En effet, je trouve indécent de vouloir mettre des licences restrictives (dites libres ou non) sur un code aussi basique et aussi nécessaire. Ca se passe sur github:

http://www.github.com/f4grx/freestella

 

Colis reçus !

Et voila, c’est fait. J’ai reçu ce matin le colis contenant mon eShapeOko, et la seule chose qui m’empêche maintenant de la monter, c’est le taraudage des makerslides, qui sera fait demain soir par mon ami radio-amateur Yves, F1BHY, que je remercie chaudement pour sa disponibilité et sa gentillesse. C’est un bricoleur extra, il manie parfaitement les machines outils et les outils classiques, et nous fait profiter de ses capacités!

Pièces eShapeOko
Pièces eShapeOko

J’ai aussi reçu les nouveaux échantillons de TRF7970 pour mon projet NFC, ce sont des composants en boitier QFN, dont la soudure s’est plutôt mal passée la dernière fois, qui était aussi la première. J’ai mis trop de pâte à souder, ce qui s’est traduit par un composant qui flottait dans l’étain liquide, et en voyant es billes d’étain qui se sont formées de chaque coté après refroidissement, je soupçonne fortement que les contacts soient en court circuit en dessous des boitiers. Seule une inspection par rayons X pourrait m’en informer, mais je n’ai pas ce moyen de mesure en stock :p En plus, si il n’y a pas de court circuit, je crains d’avoir fait un peu trop “bronzer” ces circuits à la station à air chaud.

D’autre part, j’ai fait une erreur de conception sur ces cartes, heureusement rattrapable: j’ai connecté les lignes VCORE au +3V3, ce qui est une erreur : VCore est une sortie, connectée au régulateur interne, et elle ne sert qu’à la connexion de capas de découplage! Du coup, la ligne 1,2 volts s’est retrouvée alimentée en 3V3! Une hérésie! La bonne nouvelle numéro 1, c’est que j’ai réussi à soulever les pattes du TQFP et à y souder des capas CMS “en volant”. La deuxième bonne nouvelle, c’est que le circuit marche encore, ce que je trouve assez extraordinaire sachant que j’ai injecté une “haute tension” sur la sortie d’un LDO interne… Enfin, je vais quand même utiliser un nouveau circuit “propre” sur la carte de test 😀

Les composants sont faits pour être soudés sur une carte SeeedStudio, qui est déja étamée. Je pense qu’avec le flux que j’ai récupéré entre temps, cet étain déja déposé est largement suffisant pour souder les composants. Je vais donc essayer de souder ces QFN avec une bonne quantité de flux, mais sans étain supplémentaire, et on va voir.

A coté des QFN, la soudure des ARM en TQFP est une partie de plaisir 😀

Je vous tiendrai au courant bien plus souvent, maintenant que la machine est arrivée! Pour info, j’ai également démarré un sujet “build log” (en anglais) sur le forum officiel de la ShapeOko, qui contient un max d’informations sur ces machines, avec les modifications que les gens ont réalisées, et les erreurs à ne pas commettre. Une des améliorations décrites là bas que je trouve le plus intéressante est la modification de l’axe Z pour utiliser une “ACME screw”, autrement dit une vis à pas trapézoïdal. Le but est d’accélérer les mouvements sur l’axe Z (le pas de la vis est plus important), ce qui accélère globalement toute la machine. Nous aurons donc bientôt une amélioration à ce niveau dès que j’aurai trouvé un bon fournisseur pour ce matériel, et surtout quand la machine actuelle fonctionnera 😀 En réalité, je peux déja jouer sur le mode de déplacement micro-pas de l’axe Z pour accélérer la cadence. A voir!

CNC DVD : avancement du 11 Février 2013

La présentation initiale de ce projet est disponible ici, avec des photos.

Voici ce qui s’est passé cette semaine:

  • J’ai reçu les composants L293 commandés sur ebay, merci au vendeur nanopunk.
  • J’ai beaucoup cherché et réfléchi sur le coté logiciel de l’affaire.
  • J’ai ensuite commencé à programmer le firmware de la machine, qui reçoit les instructions du PC et pilote les moteurs de la machine.

Les détails et les images, c’est par ici!

Le projet du Lundi – Graveuse Laser avec des pièces de lecteur CD

Aujourd’hui pas de revue de presse, mais un point d’avancement de mon projet en cours.

J’ai passé les semaines précédentes à démonter des lecteurs DVD pour en récupérer les diodes laser. J’ai réussi à en faire marcher quelques unes, certaines suffisamment puissantes pour noircir la surface de morceaux de bois.

J’ai passé un peu de temps à savoir ce que je pourrais en faire… Certes, jouer au sabre laser est amusant (à ces puissances, les faisceaux sont visibles car ils font briller la moindre particule en suspension dans l’air) mais je cherchais toutefois une application concrète.

En même temps, pour récupérer mes diodes, je jetais pas mal d’éléments des lecteurs DVD, pourtant certains de ces éléments étaient intéressants. Dans les lecteurs pas trop bon marchés (on remarque vite l’obsolescence programmée dans ces appareils : ceux qui sont conçus pour ne pas durer – ou pour être le moins cher possible, comme on voudra) ont des chariots de positionnement de tête en plastique, mais ceux qui sont plus haut de gamme ont des chariots en aluminium), l’assemblage de lecture est composé d’un moteur pas à pas couplé à une vis d’avancement en laiton, de deux rails cylindriques en inox, et d’un chariot portant la tête de lecture en aluminium moulé.

C’est évidemment un élément de base d’une machine à commande numérique. Encore fallait il savoir comment assembler deux de ces pièces! L’inspiration m’est venue grâce à cet instructable, où les auteurs assemblent deux chariots de lecteurs CD/DVD pour en faire une “bio imprimante”. Un bien grand mot, mais les images publiées m’ont fourni l’inspiration nécessaire.

J’ai décidé de construire une machine basée sur le même principe, mais plus robuste, et dont le but n’est pas l’impression de cellules, mais le déplacement d’un pointeur laser focalisé pour découper des feuilles de papier ou graver des objets plats.

Les objectifs que j’ai suivi pendant la conception mécanique ont été:

  • récupérer un maximum de choses
  • utiliser seulement des matériaux trouvables en grande surface de bricolage
  • utiliser uniquement des outils simples
  • essayer d’être compatible avec les outils logiciels existants

Les seuls outils que j’ai utilisé pour la partie mécanique ont donc été:

  • une scie à métaux
  • une lime plate
  • une perceuse à main avec des forêts de 3,4 et 6 mm
  • des clés plates et à pipe, et une pince multiprises

Les matériaux que j’ai utilisé se sont résumés à:

  • du profilé alu en U de 36x19mm, épaisseur 1.5mm
  • du profilé alu en L de 27x15mm, épaisseur 1.5mm
  • des boulons M4 x 10 (tête hexa) et des écrous M4
  • une tige filetée M6 (j’ai pris de l’inox pour la rigidité) et des écrous M6
  • deux chariots de lecteur CD/DVD tout alu

Voici quelques photos de l’assemblage. J’ai d’abord réalisé un socle en accolant 4 morceaux de profilé en U, boulonnés en trois points, et j’ai ajouté deux morceaux en  L sur les cotés pour améliorer la planéité et la rigidité de l’ensemble. Cela ne se voit pas, mais percer correctement ces éléments pour que les trous soient bien en face est un défi. Le seul moyen d’en être sûr, c’est de percer les deux éléments en même temps, ce qui n’était pas possible pour les profilés en U. J’ai dû être très prudent en perçant, faire des marques, des avant trous, et pas mal de reprises pour que tout soit aligné le plus correctement possible.

surface supérieure surface inférieure L'axe Y monté

Ensuite il a fallu ajuster les chariots optiques aux géométries un peu tordues pour que je puisse y fixer une plaque horizontale. Sur la première photo, on voit en noir les parties à enlever, puis ensuite, différentes étapes de la modification. Tout se fait à la lime, avec patience:

SAMSUNG SAMSUNG SAMSUNG

SAMSUNG SAMSUNG

Ensuite j’ai modifié le câblage du moteur pour que celui ci soit plus facilement accessible. Il semble que ce moteur pas à pas miniature soit assez récurrent dans les lecteurs DVD, c’est un modèle 5 volts capable de 20 pas par tour, ce qui permettra d’en obtenir 40 en mode demi-pas. Le pas de la vis est de 3mm, ce qui fera une résolution longitudinale de 3mm/40 = 75 microns ou 0,075mm. Des contrôleurs particuliers de moteurs sont capables de faire du micro-step (1/8e de pas) pour une résolution encore meilleure, mais alors, attention aux jeux! J’ai aussi ajouté un petit contacteur de fin de course.

SAMSUNG SAMSUNG

J’ai ensuite passé pas mal de temps à faire les différents perçages requis pour assembler tous les éléments.

Et voici l’état actuel de la machine:

Etat au 3 Février
Etat au 3 Février

Il reste encore beaucoup de travail, cette semaine je vais être occupé en électronique pour piloter tout cela 😀 Les moteurs seront pilotés par des L293 commandés sur ebay, en attendant je vais écrire du code pour un PIC (18F4685) et me documenter sur les G-codes qui servent à piloter une telle machine. Cela me permettra de rester compatibles avec les outils CNC déja développés par d’autres projets.