Améliorer votre imprimante FDM d'entrée de gamme : Astuces éprouvées pour des impressions supérieures

Il y a quelques années, les seules alternatives pour débuter dans le monde de l'impression 3D étaient d'acheter 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 du projet RepRap, soit en kit, soit séparément. Cette dernière option était vraiment abordable, mais elle nécessitait des connaissances et une expertise élevées tant en assemblage, programmation et calibrage pour obtenir de bons résultats. C'était une barrière significative pour de nombreux utilisateurs dont l'objectif était seulement de se lancer dans le processus d'impression 3D et non dans le processus de construction et calibrage d'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 pré-configurées à des prix vraiment bas. Des marques comme Creality, Tevo, Anycubic, Artillery ou Geeetech produisent des imprimantes simples et prêtes à l'emploi avec des prix sous 500 € et dans certains cas même sous 300 €.

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

Image 2 Imprimante Ender 3. Source : creality3dofficial.com

Des modèles comme la Ender 3 et la CR-10s de Creality ou la Sidewinder X1 d'Artillery sont devenus la porte d'entrée au 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 conscients des limitations de ce type d'imprimantes.

Économies de coûts et limitations.

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

En général, les principaux points faibles de ces imprimantes sont les suivants :

• La qualité et la stabilité du châssis.
• La qualité des plateaux d'impression.
• Le hotend.
• L'extrudeur.

Certains propriétaires de ce type d'imprimante, qui veulent faire le saut vers des impressions plus complexes ou des matériaux plus avancés, découvrent que leur imprimante 3D n'est pas capable d'atteindre les bonnes températures ou que leur extrudeur est incapable de tirer correctement un matériau flexible. Dans ces cas, la question se pose de savoir s'il faut faire le saut vers une imprimante de plus haute qualité, avec l'investissement élevé que cela implique, ou renoncer à utiliser d'autres types de matériaux et se contenter de la qualité actuelle.

Image 3 : Buse E3D originale et 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 substantiellement améliorée et la gamme de matériaux disponibles peut être élargie.

La qualité et la stabilité du châssis ou 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 abusée.

Image 4 : Geeetech i3. Source : geeetech.com

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

Qualité du plateau d'impression

Pas toujours plus grand signifie meilleur. Plus le volume d'impression sur une imprimante est grand, plus il est important d'utiliser des composants de haute qualité. Peut-être est-ce là qu'on le voit le plus clairement dans le plateau d'impression. Actuellement, beaucoup de ces imprimantes incluent une base faite d'une tôle 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, sur les imprimantes 3D grand format avec des bases de 40 cm ou 50 cm les bases montrent généralement une mauvaise planéité, surtout dans celles avec une épaisseur inférieure à 4 ou 5 mm. Dans ce cas, même si elles sont parfaitement nivelées, des problèmes d'adhérence ou l'impossibilité d'imprimer sur toute la base apparaissent généralement.

Le plus conseillé est d'être réaliste sur la taille d'impression dont nous aurons besoin avant d'acheter une imprimante et d'opter 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 plus que suffisante.

Cependant, il y a des moments où une imprimante grand format est vraiment nécessaire ou on trouve 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 basse qualité, on peut acheter un verre de la taille de notre base et le placer directement dessus. Les verres ont généralement une planéité presque parfaite, bien supérieure aux bases en aluminium. De plus, pour obtenir la base parfaite, on peut 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 plateaux d'impression jusqu'à 310 mm, est d'installer une base magnétique de haute qualité comme le BuildTak FlexPlate ou la base Ziflex. Ces types de bases n'améliorent pas seulement la planéité et l'adhérence de la base originale, mais facilitent aussi le retrait des pièces imprimées.

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

Le Hotend

La plupart de ces imprimantes utilisent des clones de basse qualité de hotends de marque comme le E3D V6 et le E3D Volcano. Bien qu'esthétiquement ils puissent sembler les mêmes, intérieurement ils n'ont rien à voir. Contrairement aux hotends V6 originaux, ces hotends clones ne sont pas tout-métal, mais le filament est conduit à travers un tube PTFE de basse qualité. Cela, ensemble avec le fait que le refroidissement des hotends n'est pas dans de nombreux cas idéal, implique que ces imprimantes sont limitées à l'impression de matériaux avec des températures d'impression inférieures à 260 °C. En plus, la probabilité de bourrages et de Heat Creep est multipliée par rapport à un hotend de haute qualité.

Image 7 : V6 original vs clone. Source : spiritdude.wordpress.com

D'autres imprimantes comme Creality utilisent leur propre hotend, et bien que ce soit un composant de bonne qualité, c'est encore un modèle de base limité à l'utilisation de matériaux avec des températures d'impression inférieures à 255 °C.

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

Mettre à jour le hotend d'une imprimante bon marché peut être l'une des améliorations les plus importantes qui puissent être faites, cependant, cela peut aussi être l'une des plus complexes. Quand le hotend de 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 original. Cela n'implique pas seulement l'amélioration d'utiliser un hotend de haute qualité, mais aussi ouvre la porte à avoir toutes les pièces de rechange et accessoires de chaque écosystème, quelque chose de grande importance à long terme si vous voulez progresser dans le monde de l'impression 3D. Dans ce cas, la seule complication est la nécessité de modifier le firmware de l'imprimante quand la thermistance est remplacée. Il est important de savoir si l'imprimante qu'on veut mettre à jour permet des modifications de firmware, sinon il sera nécessaire de maintenir la thermistance de série.

Dans les cas où le hotend est de conception propre, le processus peut être compliqué. En l'absence d'un équivalent de haute qualité qui permette un remplacement facile, il peut être nécessaire de redessiner et 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 Mosquito à une Ender 3. Source : thingiverse.com/brotherchris

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

La marque américaine MicroSwiss a développé un hotend tout-métal de haute qualité entièrement compatible avec le hotend Creality. Ce hotend permet d'imprimer facilement des filaments avec des températures jusqu'à 285 °C, il se compose d'un heatbreak en titane grade 5, d'un radiateur de haute qualité et d'une buse en laiton nickelé. En plus, il offre une large gamme de buses compatibles en multiples matériaux et diamètres.

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

Extrudeur

Beaucoup de ces imprimantes utilisent des clones d'extrudeurs de haute qualité, cependant, comme dans le cas précédent, bien que l'apparence soit similaire, la performance est bien inférieure. Mettre à niveau l'extrudeur est probablement l'amélioration la plus importante, avec le hotend, et celle qui peut le plus affecter la qualité finale d'impression. D'autre part, dans de nombreux cas, cela peut être le plus complexe et celui qui nécessite le plus d'investissement.

Ici, trois situations peuvent se produire :

• Imprimantes à extrudeur direct
• Imprimantes à extrudeur Bowden
• Imprimantes à extrudeur Bowden converties en direct

Imprimantes avec extrudeur direct.

Ce cas est similaire à celui des hotends. Si l'imprimante a un clone d'une marque reconnue comme Titan Aero ou Bondtech BMG, la meilleure option est son équivalent original. Cependant, dans ce cas, il faut être plus prudent et s'assurer qu'il y a compatibilité. Contrairement aux hotends, où dans la plupart des cas les dimensions sont les mêmes que l'équivalent original, les extrudeurs peuvent avoir des différences de design qui rendent le remplacement direct impossible. La plupart des marques comme E3D ou Bondtech fournissent des plans et mesures de leurs extrudeurs sur leurs pages web, et il est aussi facile de trouver des modèles précis de ces extrudeurs dans les principaux dépôts de fichiers 3D. Il est recommandé de mesurer l'extrudeur de l'imprimante 3D et de le comparer à l'original pour s'assurer qu'il peut être facilement remplacé.

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

Quand l'extrudeur a sa propre conception, il sera nécessaire d'adapter le chariot de l'imprimante. On peut trouver des designs dans les principaux dépôts de fichiers 3D pour adapter des extrudeurs de qualité comme le Titan Aero aux imprimantes les plus courantes comme certaines Creality. Dans le cas où un nouveau chariot devrait être conçu, ce peut être une bonne option de remplacer l'extrudeur original par le nouveau E3D Hemera, son système de montage T-Slot intégré facilite son intégration dans n'importe quelle imprimante.

Vidéo 1 : Système de montage E3D Hemera. Source : e3d.com

Dans tous les cas, changer l'extrudeur dans de nombreux cas implique de modifier les steps/mm dans le firmware, donc nous devons nous assurer de pouvoir le faire. En cas de ne pas pouvoir modifier définitivement la signature de l'imprimante, la commande M92 doit être ajoutée dans le GCode d'impression avec la configuration de steps appropriée.

Imprimantes avec extrudeur Bowden.

C'est probablement le cas le plus simple. Étant fixe en un point, faire un support adapté à un extrudeur spécifique est vraiment facile. Dans ce cas, la meilleure option est de remplacer l'extrudeur standard par un Bondtech BMG original.

Pour la plupart des propriétaires d'imprimantes Creality et Tevo Tornado le processus est encore beaucoup plus facile. Bondtech a une version de son renommé BMG spécialement adaptée pour ces imprimantes.

Image 12 : Extrudeur Bondtech pour imprimantes Creality. Source : Bondtech.com

Comme dans le cas précédent, il peut être nécessaire de modifier la configuration des steps/mm du firmware.

Dans tous les cas, que l'extrudeur soit remplacé ou non, ce qui doit toujours être mis à jour, c'est le tube Bowden. Remplacer le tube PTFE standard par un Capricorn XS est une modification simple, peu coûteuse et bien plus importante qu'on ne le pense. Avoir un tube Bowden avec un diamètre interne serré et faible frottement améliore grandement la précision et la constance de l'extrusion. Si nous combinons un extrudeur Bondtech BMG avec un tube Bowden Capricorn XS, nous obtiendrons l'un des meilleurs systèmes Bowden qui existent actuellement sur le marché.

Image 13 : Tube PTFE actuel vs Capricorn XS. Source : Captubes.com

Imprimantes avec extrudeur Bowden converties en direct

Dans la plupart des cas, c'est l'option la plus complexe. En plus de la nécessité de redessiner complètement le chariot pour accueillir un extrudeur direct et de modifier le firmware pour adapter les steps/mm, en modifiant la position de l'extrudeur, il est nécessaire de rallonger le câble du moteur.

Pour ces utilisateurs d'imprimantes Bowden, c'est la meilleure mise à jour possible, bien que ce puisse être un processus très complexe, réservé seulement aux utilisateurs les plus expérimentés.

Cependant, comme dans les cas précédents, les utilisateurs d'imprimantes Creality ont plusieurs options pour effectuer cette conversion rapidement et facilement grâce à Bondtech et Microswiss. Il y a actuellement trois extrudeurs directs compatibles avec les imprimantes Creality :

MicroSwiss

MicroSwiss en plus de son Hotend All Metal pour imprimantes Creality, offre aussi un extrudeur DDG de haute qualité. C'est un extrudeur léger fabriqué entièrement en aluminium usiné. Il est compatible avec le hotend Creality original, cependant la meilleure option pour tirer le meilleur parti de l'imprimante est de le combiner avec le renommé Hotend MicroSwiss All Metal. L'installation de cet extrudeur est vraiment simple et nécessite quelques étapes, en plus d'être l'option la moins chère.

Image 14 : Extrudeur MicroSwiss pour Creality. Source : Microswiss.com

Bondtech DDS

C'est l'une des options les plus professionnelles et complètes. Il consiste en une tête complète composée d'un extrudeur Bondtech BMG et d'un hotend V6 original. Tout complètement assemblé et câblé. Cette mise à jour permet d'avoir un extrudeur direct avec certains des meilleurs composants actuellement sur le marché, avec l'avantage de pouvoir les installer facilement et rapidement. En plus, elle permet l'utilisation de tous les composants du système V6, plus complet que le Mk8 qui vient de série. Dans ce cas, il est aussi nécessaire de modifier les steps/mm du moteur d'extrudeur dans le firmware et les paramètres de la thermistance.

Image 15 : Extrudeur DDS pour imprimantes Creality. Source : bondtech.com

Bondtech DDX

C'est le nouvel extrudeur direct pour imprimantes Creality. C'est l'option la plus polyvalente des trois. Comme le précédent, il est basé sur un extrudeur Bondtech DDX adapté, mais dans ce cas, il n'incorpore pas le hotend, mais est directement compatible avec le propre hotend de Creality. En plus, il permet d'utiliser les renommés hotends Slice Mosquito et Copperhead à travers un kit d'adaptation. Combiné avec l'un de ces deux hotends, c'est probablement l'un des systèmes d'extrusion directe les plus avancés qui existent aujourd'hui, à la hauteur de ceux qu'on trouve dans de nombreuses imprimantes professionnelles.

Image 16 : Extrudeur Bondtech DDX. Source : Bondtech.com

Pour de nombreux utilisateurs d'imprimantes d'entrée de gamme qui veulent progresser en explorant de nouveaux matériaux ou en améliorant la qualité de leurs impressions, mettre à jour certains composants de leur imprimante peut être la meilleure option sans avoir à faire l'investissement d'acquérir une imprimante 3D semi-professionnelle ou professionnelle. Simplement mettre à jour l'ensemble extrudeur et hotend peut améliorer considérablement la qualité ainsi qu'expérimenter avec des matériaux qui étaient auparavant impossibles ou utiliser de nouvelles buses avec des diamètres de 0,25 mm à 1,5 mm.

Ces options sont particulièrement intéressantes pour les propriétaires d'imprimantes de la marque Creality, car ils ont la plus large gamme d'options, ainsi que la meilleure compatibilité.