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Imprimer en 3D le relief

Une des applications pédagogiques particulièrement utiles avec l’imprimante 3D est l’impression de modèles du relief terrestre. Jusqu’à maintenant, c’était assez fastidieux: il fallait trouver des données altimétriques libres, les travailler dans un SIG comme Grass, puis les travailler afin d’en obtenir un fichier .stl imprimable. La chose est d’autant plus complexe sur Mac, vu le peu de choix de logiciels. L’autre solution est d’utiliser des services payants.

Il existe maintenant une alternative simple et gratuite, qui s’appuie sur les données altimétriques de Google Maps, et donc disponible pour tous les points de la planète: terrain2stl

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Les fonctions de l’outil sont relativement limitées, mais cela rend son utilisation d’autant plus simple. Comme sur Google Maps, on se positionne à l’endroit désiré:

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On peut régler la taille de la sélection, malheureusement pas de manière linéaire, mais par cran. Voici la taille maximum de la zone imprimable:

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Il suffit ensuite de cliquer sur create STL file, puis Download:

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Le résultat:

Le relief terrestre est relativement plat par rapport à son échelle horizontale. On peut amplifier le relief pour bien le voir en modifiant l’échelle de l’axe Z:

Il est aussi possible d’importer les fichiers STL dans SketchUp et les y modifier:

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Pour réaliser vos propres reliefs: http://jthatch.com/terrain2stl/


Déboucher le nez de l’Ultimaker 2

Ou comment régler un problème de sous-extrusion.

Depuis quelque temps, il m’était impossible de sortir une impression propre de l’Ultimaker 2 de l’école. Dès la 3e couche, la matière manquait et il en résultait une pièce qui ressemblait plus à une éponge qu’à un solide. Ce phénomène est appelé sous-extrusion, et il peut avoir de très nombreuses causes. Le site ideato3d.be a réalisé une très bonne page expliquant les différentes causes de sous-extrusion, en particulier pour l’Ultimaker 2.

Le problème, c’est de découvrir la cause. Dans mon cas, le filament sortait toujours du nez, j’ai donc conclu qu’il n’était pas bouché. Je me suis alors orienté vers l’extrudeur, que j’ai entièrement démonté, révisé, remonté, non sans avoir réglé la tension sur le filament. Sans succès.

J’ai aussi essayé avec un filament flambant neuf, sortant de son sachet sous vide avec le gel dessinant; mon filament était peut-être humide. Ce n’est pas cela non plus.

J’ai donc décidé de me concentrer à nouveau sur le nez, en appliquant la méthode Atomic, issue de ce tutoriel: http://www.ideato3d.be/tutoriels/buse-bouchee-que-faire/, lui-même issu du tutoriel original d’Ultimaker.
Il s’agit de retirer le tube de teflon de la tête d’impression, d’y introduire manuellement un filament, de chauffer le tout à 220°C ou 230°C, d’éjecter par le nez un peu de filament, avant de refroidir le tout entre 85°C et 90°C. A ce moment, il faut retirer d’un coup sec le filament. Il emporte avec lui les résidus qui peuvent potentiellement boucher en totalité ou partiellement le nez.
J’ai réalisé la manipulation trois fois (une fois à 88°C, une autre à 87°C et enfin à 86°C). Le résultat ne s’est pas fait attendre! La nouvelle impression n’avait plus rien à voir avec ce que je sortais jusque là! Voilà un avant-après:


Comparatif K8400 – Ultimaker 2: test d’impression

vsIl est temps de passer à un test comparatif d’impression entre la Vertex K8400 et l’Ultimaker 2. Afin de comparer ce qui est comparable, j’ai utilisé deux filaments semblables: le PLA orange de RepRap Austria, en 2.85mm pour l’Ultimaker 2 et en 1.75mm pour la K8400. Il s’agit d’un filament d’entrée de gamme, que j’utilise pour mes prototypes. Je réalise naturellement la même pièce sur les deux imprimantes, en utilisant Cura dans les deux cas. La hauteur de couche est aussi similaire, réglée à 0.1mm. La différence tient au fait que l’Ultimaker utilise les réglages par défaut de Cura, alors que pour la K8400, j’optimise depuis 3 mois ces réglages.

Comme modèle, j’ai choisi le robot qui sert de logo à Ultimaker. Il a été  imprimé à l’échelle 1:1 et sans support, avec un taux de remplissage de 20%.

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Voici les résultats:

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Le rendu est relativement similaire. La K8400 donne un résultat un peu plus lisse, mais l’Ultimaker est plus régulière. Pour ce qui est des mains, il est pratiquement impossible de les imprimer sans support. Mais l’Ultimaker 2 s’en sort mieux que la K8400 grâce à ses deux ventilateurs au niveau de la tête d’impression. Il est difficile de départager les deux; les résultats sont proches et chaque impression a des petits défauts, mais rarement les mêmes!

 

En conclusion, avec plus d’expérience et des réglages plus fins, l’Ultimaker 2 a encore un gros potentiel de progression, là où je commence à stagner avec la K8400. Il n’en reste pas moins que je suis très fier du travail accompli sur ma petite imprimante à 600.-. Sa qualité n’a rien à envier à une imprimante à 2500.-! Ceux qui achètent une K8400 partent sur une bonne base.


Comparatif K8400 – Ultimaker 2: le chargement-déchargement de filament

vsSi tant la Vertex K8400 que l’Ultimaker 2 sont très similaires par leur fonctionnement, avec un extrudeur de type Bowden et une architecture semblable, certains points diffèrent, à commencer par le chargement-déchargement du filament.

Chargement du filament:

Dans le cas de la K8400, la bobine est fixée de côté, de même que l’extrudeur. Il faut y insérer manuellement le filament de 1.75mm jusqu’à le voir apparaître dans le tube de teflon. Ce n’est qu’à ce moment que l’imprimante chauffe la tête et charge le filament. L’Ultimaker 2 commence par chauffer la tête, puis effectue un retrait d’un éventuel filament, avant de mettre en route lentement l’extrudeur dans le sens du chargement. On y insère alors un filament de 2.85 à 3mm. Il faut ensuite enfiler le filament dans l’extrudeur, le pousser fortement jusqu’à ce qu’il soit pris en charge par la roue crantée. Alors seulement, on valide l’action sur le bouton de contrôle. Le filament est à ce moment rapidement entraîné dans le tube de teflon jusqu’à la tête.

Problèmes rencontrés:

Velleman K8400: si le filament est courbe, il est souvent difficile de le faire passer à travers l’extrudeur. Il faut le rendre le plus droit possible, ou le guider dans l’extrudeur à l’aide d’un petit tournevis.

Ultimaker 2: le fait d’avoir mis la bobine derrière l’imprimante rend son accès très difficile, en particulier dans un espace restreint. Il faut pouvoir tourner en partie l’imprimante, gérer ce qui se passe à l’arrière tout en gérant le bouton à l’avant. Pour le coup, c’est une fausse bonne idée. Un autre problème rencontré: une fois le filament arrivé à la tête, on entend l’extrudeur qui patine. Le filament n’avance alors plus. La solution est simple: l’aider en le poussant dans l’extrudeur.

Retrait du filament:

Le retrait du filament est similaire sur les deux imprimantes: la tête chauffe d’abord, avant que l’extrudeur ne se mette à tourner en marche arrière afin de retirer le filament. Ce qui surprend sur l’Ultimaker 2, c’est la vitesse de retrait, très rapide. On a intérêt à être prêt à enrouler la bobine en même temps que le filament revient, sinon on se retrouve avec du filament partout sauf sur la bobine. Sur la K8400, tout se fait plus tranquillement… peut-être trop tranquillement, ce qui provoque dans certains cas un blocage du filament dans la tête… et nécessite un démontage de cette dernière.

La bonne idée

Sur la K8400, la bonne idée se situe au niveau des supports de bobine, montés sur roulements à billes.

Sur l’Ultimaker 2, grâce à l’alimentation 24V/210W, la tête chauffe très rapidement, ce qui rend le processus de chargement-déchargement très rapide.


Déballage de l’Ultimaker 2

Nous avons commandé une imprimante 3D Ultimaker 2 pour notre école, pour épauler notre vénérable k8200/3Drag.

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Ultimaker est une entreprise néerlandaise, réputée pour la qualité et la fiabilité de ses imprimantes open source. Si l’Ultimaker original était vendue en kit, avec un châssis en bois, l’Ultimaker 2 est livrée montée, pratiquement prête à l’emploi, avec un châssis plastique et métal.

L’Ultimaker 2 peut être commandée à la CADEV au prix de 2450 CHF.

En comparant la taille du carton avec la Vertex K8400, on se rend compte qu’on part sur une imprimante d’une taille similaire.

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A l’ouverture du carton, on trouve un câble (européen), le mode d’emploi (en anglais, mais la version française est téléchargeable sur le site d’Ultimaker), des autocollants, le plateau de verre et une bobine de 750gr de filament de PLA bleu 3mm.

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Ultimaker ne fait pas les choses à moitié en ce qui concerne l’emballage. L’imprimante est particulièrement bien protégée. Cela laisse une très bonne impression de départ.

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Le bloc d’alimentation est énorme. Il fournit 220W en 24 Volts! Très bonne idée: un print test réalisé dans les ateliers d’Ultimaker par l’imprimante qu’on vient d’acquérir est glissé dans le carton.

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Un tube de colle… il ira rejoindre le matériel de bricolage de ma fille! Sinon, quelques outils basiques, un porte-bobine, une guide-filament, un câble USB et de la graisse se trouvent aussi dans le carton.

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Encore du carton…

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Deux sangles de plastique rouges bloquent la tête d’impression dans un coin pour éviter tout dégât pendant le transport C’est une excellente idée qui montre le soin apporté à cette imprimante. Naturellement, il ne faudra pas oublier de les enlever!

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Sous l’Ultimaker, on retrouve le numéro de série et le contrôleur, entièrement protégé par un couvercle métallique. Aucun risque qu’un élève y fourre ses doigts! C’est propre, c’est bien fait, mais tout reste démontable facilement. Celui qui veut bidouiller peut y aller sans devoir se battre contre des pièces en plastique clipsées!

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Le lit chauffant est protégé par une feuille de plastique (qui n’est pas mentionnée dans le mode d’emploi). Son retrait est particulièrement difficile et agaçant. Une feuille un peu moins adhésive et qui ne se déchire pas aurait été la bienvenue.

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Comparée à la Vertex K8400, l’Utlimaker 2 a sensiblement le même gabarit. Mais mieux conçue à l’intérieur, le volume d’impression est un peu plus élevé. Il n’y a par contre rien à voir en matière de finitions… là où la K8400 est un incommensurable fouillis de vis et de câbles, l’Ultimaker est sobre et discrète. On a l’impression de comparer un PC à un Mac…

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Pour preuve, comparons l’intérieur de la K8400 et de l’Ultimaker 2:

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Comme je l’ai dit précédemment, la colle ne servira à rien. J’ai directement recouvert le plateau de verre de Scotch bleu AVANT de calibrer l’axe Z. Comme le plateau de verre s’enlève très facilement, cette opération n’a rien de fastidieux. Je vais modifier ma K8400 pour avoir la même facilité.

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La tête, mais aussi les éléments mécaniques sont vraiment bien conçus et proprement réalisés.

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Lors du premier allumage, un wizzard nous guide pour calibrer l’axe Z et mettre le lit chauffant à niveau. C’est à la fois rapide et simple. Une carte SD de 4Go est fournie avec l’imprimante, avec des modèles prêts à imprimer. Voici le premier essai:

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Pas trop mal… mais peut faire mieux. C’est ce qu’on verra dans le prochain article.