Comment améliorer les imprimantes 3D FDM bas de gamme

Jusqu'à il y a quelques années, les seules alternatives pour se lancer dans le monde de l'impression 3D étaient d'acquérir une imprimante domestique commerciale, dont le coût était dans de nombreux cas inaccessible, ou d'acquérir les pièces et composants nécessaires pour assembler une imprimante 3D imprimante du projet RepRap , en kit ou séparément. Cette dernière option était vraiment abordable, mais elle nécessitait des connaissances et une expertise élevées en matière d'assemblage, de programmation et d'étalonnage pour obtenir de bons résultats. Il s'agissait d'un obstacle important pour de nombreux utilisateurs dont le but était uniquement de se lancer dans le processus d'impression 3D et non dans le processus de construction et d'étalonnage de l'imprimante 3D.

Image 1 :Imprimante RepRap Mendel. Source :reprap.org

Cependant, cela a changé. Actuellement il est possible d'acheter des imprimantes 3D FDM pré-assemblées et préconfigurées à des prix vraiment bas . Des marques telles que Creality, Tevo, Anycubic, Artillery ou Geeetech produisent des imprimantes simples et prêtes à l'emploi avec des prix inférieurs à 500 € et dans certains cas même inférieurs à 300 €.

Une grande partie de ce type d'imprimantes 3D sont généralement des équipements de très mauvaise qualité , avec des échecs courants et dans de nombreux cas pratiquement inutilisables, cependant, il existe quelques modèles qui ont atteint un excellent rapport qualité-prix et monopolisent les bonnes critiques sur les réseaux sociaux.

Image 2 Ender 3 Imprimante. Source :creality3dofficial.com

Des modèles comme l'Ender 3 et les CR-10 de Creality ou le Sidewinder X1 d'Artillery sont devenus la porte d'entrée du monde de l'impression 3D pour de nombreux utilisateurs et bien qu'ils puissent être des options idéales pour commencer, bientôt de nombreux utilisateurs commencent à être conscient des limites de ce type d'imprimantes.

Économies et limites.

Malgré le bon rapport qualité/prix de certaines de ces imprimantes 3D, il est inévitable que, pour obtenir des prix aussi bas, il faille sacrifier la qualité de certains composants.

De manière générale, les principaux points faibles de ces imprimantes sont les suivants :

• La qualité et la stabilité du cadre.
• La qualité des supports d'impression.
• Le hotend.
• L'extrudeuse.

Certains propriétaires de ce type d'imprimantes, qui souhaitent passer à des impressions plus complexes ou à des matériaux plus avancés, trouvent que leur imprimante 3D n'est pas capable d'atteindre les bonnes températures ou que leur extrudeuse est incapable de tirer correctement un flexible matériel . Dans ces cas, la question se pose de savoir s'il faut passer à une imprimante de meilleure qualité, avec un investissement élevé, ou renoncer à utiliser d'autres types de matériaux et se contenter de la qualité actuelle.

Image 3 :E3D d'origine et buse clone. Source :Hackaday.com

Cependant, il existe une solution intermédiaire : essayer d'améliorer les faiblesses et mettre à niveau certains composants clés de l'imprimante avec des composants de haute qualité comme ceux utilisés dans les imprimantes haut de gamme. De cette façon, la qualité d'impression peut être considérablement améliorée et la gamme de matériaux disponibles peut être élargie.

La qualité et la stabilité du cadre ou de la structure

En général, les châssis de ces imprimantes sont généralement légers et dans certains cas peu robustes . Cela est particulièrement prononcé dans les plus économiques , où dans de nombreux cas l'utilisation de composants structurels en plastique est abusive.

Image 4 :Geeetech i3. Source :geeetech.com

Cela implique qu'il est impossible d'atteindre des vitesses et des accélérations élevées sans provoquer de vibrations qui affectent la qualité d'impression . C'est peut-être un point faible moins important, car, connaissant la limitation de vitesse de chaque imprimante 3D et maintenant la vitesse d'impression en dessous, les vibrations seront quasi inexistantes et la qualité d'impression bonne . Il est également possible d'améliorer la robustesse de l'imprimante 3D en utilisant des pièces imprimées ou d'améliorer la stabilité en ancrant l'imprimante 3D sur une base solide qui minimise les vibrations.

Qualité du lit d'impression

Pas toujours plus grand signifie mieux. Plus le volume d'impression sur une imprimante est élevé, plus il est important d'utiliser des composants de haute qualité . Peut-être que là où cela se voit le plus clairement, c'est dans le quai d'impression. Actuellement, bon nombre de ces imprimantes comprennent une base constituée d'une feuille d'aluminium de 2 ou 3 mm d'épaisseur avec une feuille de plastique sur sa surface. Alors que sur une base de moins de 25 cm, la planéité de la plaque d'aluminium est généralement assez bonne , osur des imprimantes 3D grand format avec des bases de 40 cm ou 50 cm les bases présentent généralement une faible planéité , en particulier dans ceux d'une épaisseur inférieure à 4 ou 5 mm. Dans ce cas, même s'ils sont parfaitement de niveau, des problèmes d'adhérence ou l'impossibilité d'imprimer sur toute la base apparaissent généralement.

La chose la plus conseillée est d'être réaliste quant à la taille d'impression dont nous aurons besoin avant d'acheter une imprimante et optez pour la plus petite taille qui répond à nos besoins. Dans la plupart des cas, une base de 20 cm x 20 cm ou 25 cm x 25 cm est largement suffisante.

Cependant, il y a des momentsoù une imprimante grand format est vraiment nécessaire ou nous trouvons même une petite base qui a une mauvaise planéité . Dans ces situations, la solution est assez simple et peu coûteuse. Pour améliorer une base de mauvaise qualité, vous pouvez acheter un cristal de la taille de notre base et le placer directement sur la base . Les cristaux ont généralement une planéité presque parfaite , de loin supérieur aux bases en aluminium. De plus, pour obtenir la base parfaite, nous pouvons placer une feuille Buildtak originale ou PEI sur sa surface qui assurera la meilleure adhérence des pièces.

Image 5 :Base d'adhérence BuildTak. Source :Buildtak.com

Une autre option très intéressante pour améliorer les bases d'impression jusqu'à 310 mm, est d'installer une base magnétique de haute qualité telle que la BuildTak FlexPlate ou la base Ziflex . Ces types de bases améliorent non seulement la planéité et l'adhérence de la base d'origine, mais facilitent également le retrait des pièces imprimées.

Image 6 :Base flexible Ziflex. Source :Zimple3D.com

Le Hotend

La plupart de ces imprimantes utilisent des clones de mauvaise qualité provenant de hotends de marque comme l'E3D V6 et le volcan E3D. Bien qu'esthétiquement ils puissent sembler identiques, en interne ils n'ont rien à voir . Contrairement aux hotends V6 d'origine, ces clones hotends ne sont pas entièrement métalliques , mais le filament est entraîné à travers un tube PTFE de mauvaise qualité. Ceci, combiné au fait que le refroidissement des hôtels n'est pas idéal dans de nombreux cas, implique que ces imprimantes sont limitées à des matériaux d'impression avec des températures d'impression inférieures à 260 ºC . De plus, la probabilité de blocages et de Heat Creep est multipliée par rapport à un hotend de haute qualité.

Image 7 :V6 d'origine contre clone. Source :spiritdude.wordpress.com

D'autres imprimantes comme Creality utilisent leur propre hotend , et bien qu'il s'agisse d'un composant de bonne qualité, il s'agit toujours d'un modèle de base limité à l'utilisation de matériaux avec des températures d'impression inférieures à 255 ºC.

Image 8 :Hotend original de Creality. Source :creality.com

Mettre à jour le hotend d'une imprimante bon marché peut être l'une des améliorations les plus importantes qui peuvent être apportées, mais elle peut aussi être l'une des plus complexes . Lorsque le hotend série est un clone d'une des marques reconnues comme E3D ou Slice Engineering, la meilleure option est simple et consiste à le remplacer par son équivalent d'origine . Cela implique non seulement l'amélioration de l'utilisation d'un hotend de haute qualité, mais aussi ouvre la porte à l'obtention de toutes les pièces de rechange et accessoires de chaque écosystème , quelque chose d'une grande importance à long terme si vous voulez avancer dans le monde de l'impression 3D . Dans ce cas, la seule complication est la nécessité de modifier le micrologiciel de l'imprimante lorsque la thermistance est remplacée . Il est important de savoir si l'imprimante que nous voulons mettre à jour permet les modifications du firmware, sinon il faudra maintenir la thermistance série.

Dans les cas où le hotend est auto-conçu, le processus peut être compliqué . En l'absence d'un équivalent de haute qualité permettant un remplacement facile, il peut être nécessaire de reconcevoir et de produire de nouvelles pièces pour accueillir un hotend E3D ou Slice Engineering. Ce processus peut être très compliqué pour de nombreux utilisateurs.

Image 9 :Adaptation de Mosquito à un Ender 3. Source :thingiverse.com/brotherchris

Cependant, cela est simplifié pour les utilisateurs d'imprimantes 3D Creality et d'autres imprimantes 3D utilisant le même hotend, comme le Tevo Tornado, TronXY X5S, Alfawise U20 ou Lotmaxx SC-10.

La marque américaine MicroSwiss a développé un hotend entièrement métallique de haute qualité entièrement compatible avec le hotend Creality. Ce hotend vous permet d'imprimer facilement des filaments avec des températures allant jusqu'à 285 ºC , il est composé d'un coupe-chaleur en titane grade 5 , un dissipateur thermique de haute qualité et une buse en laiton nickelé . De plus, il offre une large gamme de buses compatibles dans plusieurs matériaux et diamètres .

Image 10 :MicroSwiss Hotend All Metal pour les imprimantes Creality. Source :Microswiss.com

Extrudeuse

Beaucoup de ces imprimantes utilisent des clones d'extrudeuse de haute qualité , cependant, comme dans le cas précédent, bien que l'apparence soit similaire, les performances sont bien inférieures. La mise à niveau de l'extrudeuse est probablement l'amélioration la plus importante, avec le hotend , et celui qui peut le plus affecter la qualité d'impression finale . D'autre part, dans de nombreux cas, il peut s'agir du plus complexe et de celui qui nécessite le plus d'investissement.

Ici, trois situations peuvent se produire :

• Imprimantes à extrusion directe
• Imprimantes extrudeuses Bowden
• Imprimantes extrudeuses Bowden converties en imprimantes directes

Imprimantes avec extrudeuse directe.

Ce cas est similaire à celui des hotends. Si l'imprimante possède un clone d'une marque reconnue telle que Titan Aero ou Bondtech BMG, la meilleure option est son équivalent d'origine. Cependant, dans ce cas, vous devez être plus prudent et assurez-vous qu'il y a compatibilité . Contrairement aux hotends, où dans la plupart des cas, les dimensions sont les mêmes que l'équivalent d'origine, les extrudeuses peuvent avoir des différences de conception qui rendent le remplacement direct impossible. La plupart des marques telles que E3D ou Bondtech fournissent des plans et des mesures de leurs extrudeuses sur leurs pages Web, et il est également facile de trouver des modèles précis de ces extrudeuses dans les principaux référentiels de fichiers 3D. Il est recommandé de mesurer l'extrudeuse de l'imprimante 3D et de la comparer à celle d'origine pour s'assurer qu'elle peut être facilement remplacée.

Image 11 :Clone de Titan Aero. Source :Aliexpress.com

Lorsque l'extrudeuse a sa propre conception, il sera nécessaire d'adapter le chariot de l'imprimante . Les conceptions peuvent être trouvées dans les principaux référentiels de fichiers 3D pour adapter des extrudeuses de qualité comme la Titan Aero aux imprimantes les plus courantes comme certains Creality. Dans le cas où un nouveau chariot doit être conçu, il peut être judicieux de remplacer l'extrudeuse d'origine par le nouveau E3D Hemera, son système de montage intégré à rainure en T facilite son intégration dans n'importe quelle imprimante.