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Glossaire mécanique

Intro : la tête d'impression 3D (extrudeur)

La tête d'impression est bien sûr l'élément central d'une imprimante 3D, Reprap ou autre.
Positionnée verticalement, elle se déplace dans un plan horizontal (axes X et Y), et en hauteur (axe Z).
Elle fonctionne suivant le principe de l'extrusion.

Elle est généralement composée de deux éléments associés :

  • l'extrémité froide (Cold End), en partie supérieure :
    c'est l'élément mécanique, qui entraîne le filament et le force à passer dans l'extrémité chaude
  • l'extrémité chaude (Hot End), en partie inférieure :
    c'est l'élément thermique, qui fond le filament et lui donne sa forme en sortie de la buse d'extrusion

Dans sa version classique (aussi appelée direct drive ou encore Wade's like), les deux éléments sont solidaires et se déplacent ensemble.

Pour alléger la partie mobile, certaines variantes rendent fixe l'extrémité froide, et seule l'extrémité chaude se déplace.
Dans ce cas, le filament passe de l'une à l'autre à travers un tube de guidage appelé Bowden, qui a donné son nom à cette version.

Comme dans tout jargon de hackers, l'usage de ces néologismes est assez lâche.
On trouve souvent le terme extrudeur utilisé pour désigner seulement la mécanique de la partie froide, alors que l'article correspondant du Wiki RepRap décrit bien l'ensemble de la tête d'impression :

En quelque sorte, tous les autres composants mécaniques et électroniques de l'imprimante ne sont là que pour mouvoir et contrôler cet ensemble d'extrusion.

Les principaux d'entre eux sont décrits dans le glossaire alphabétique ci-dessous.


Liste alphabétique


Bowden

Ce terme désigne à la fois :

  • un ensemble d'extrusion dont l'extrémité froide est fixe, seule l'extrémité chaude se déplaçant pour imprimer :
    • un tube guide en PTFE relie alors la sortie du mécanisme d'entraînement à l'entrée de la buse chauffante
    • il contraint le filament poussé ou tiré par l'engrenage et suit le mouvement de la tête

  • le tube guide lui-même :

NB : aux USA, le “câble Bowden” (du nom de son inventeur) désigne tout simplement le câble gainé utilisé pour les commandes de freins et de dérailleurs des vélos. Ici, par analogie, le tube permet également de transmettre un effort linéaire entre deux pièces en mouvement (source: W).


Cold End

C'est l'extrémité froide de l'extrudeur (la tête d'impression). Son mécanisme gère finement l'avancée (ou le recul) du filament vers la tête d’extrusion (Hot End).

C'est une pièce critique de l'imprimante. Il est primordial de s'assurer qu'il fonctionne correctement.
Tout dysfonctionnement entraîne des défauts d'impression ou rend celle-ci impossible.

NB: comme indiqué en introduction, le terme “extrudeur” est régulièrement utilisé de façon incorrecte pour désigner la Cold End seule, au lieu de la tête d'impression complète (Cold End + Hot End).
Il faut alors se fier au contexte pour comprendre l'intention de l'auteur…

La Cold End peut être solidaire de la Hot End, les deux se déplaçant ensemble : on parle alors de direct drive (entraînement direct) ou encore de Wade's like (“Comme celle de Wade”).

Elle peut également être fixée sur le châssis, et reliée à la Hot End mobile par un tube souple qui guide le filament entre les deux (le Bowden).

C'est ce dernier système qui est utilisé en standard sur la Smartrap.
Le mécanisme est composé d'un moteur, de la vis d'extrusion, du roulement de pression, de 3 pièces imprimées (une fixe et 2 mobiles) et de la visserie de fixation.

La force du moteur est directement transmise à la vis d'extrusion qui est fixée dessus : on parle également ici de direct drive (entraînement direct) pour la vis…
NB: “direct drive” peut donc avoir deux sens différents suivant le contexte !

Il existe également des Cold End à engrenages (dits geared), pour la transmission entre l'arbre moteur et l'axe de la vis d'extrusion, ce qui améliore le couple moteur.
Ils nécessitent plus de pièces, mais augmentent la force de pression entre le roulement et la vis d'extrusion, offrant un fonctionnement plus fiable à plus haute vitesse.

Des options de Cold End geared sont disponibles pour la Smartrap:
version de PLAU
version modifiée par Gaston et dessinée par Fabrice avec une tête MK7 à la place du hobbed bolt


Endstop

Interrupteur de fin de parcours permettant d'interrompre le moteur de la SmartRap sur l'un de ses axes lorsqu'il arrive à l'origine.

Il est composé d'un contacteur et de fils qui viennent se brancher sur la carte RAMPS.
Certains modèles sont équipés d'un petit circuit imprimé qui allume une LED lorsque l'interrupteur est déclenché.


Fan duct

Il s'agit d'un conduit (duct) de ventilation, alimenté par un ventilateur (fan), destiné à refroidir une pièce pendant son impression.
Il n’est pas obligatoire pour la plupart des réalisations.
Il est en revanche utile pour les pièces de petit volume, ou comportant des ponts, qui nécessitent un refroidissement accru du fait des passages répétés de la tête chauffante (Hotend) à un même endroit.


GT2

Courroies à denture arrondie avec un écart entre dents de 2mm.

Elle servent à l'entraînement des axes X et Y de la Smartrap. La forme de la denture permet (avec des poulies de précision adaptées et une tension correcte) de limiter le backlash (ou jeu d'entre dent en français) qui apparaît lors de l'inversion du sens moteur entraînant l'axe.
Ceci évite ou limite l'apparition de trous dans l'impression, due au mauvais placement de la tête d'impression lors de cette inversion.


Homing


Hot End

C'est l'extrémité chaude de l'extrudeur (la tête d'impression).
Appelée également tête chauffante ou tête d'extrusion, elle reçoit le filament poussé par l'extrémité froide (Cold End), le fait fondre à température contrôlée, et le dépose sur le plateau d'impression à travers une buse.

Elle est comporte deux sous-ensembles :

  • l'élément chauffant (souvent une résistance ou une cartouche chauffante)
  • le capteur de température (la thermistance).

La résistance chauffante est généralement fixée à la buse par une vis ou par du ciment thermique.
La thermistance est insérée dans un trou ou fixée a l'aide de scotch Kapton.


Huxley


J-head lite v2

La J-head lite v2 est la Hot End livrée avec la SmartRap.
Composée de la fixation de la J-head, du dissipateur de chaleur Arcol et de la partie chauffante d'une MK7, elle est facile à fabriquer pour un coût réduit.
Conçue spécialement pour les filaments de 1,75mm de diamètre, elle permet d'extruder le PLA, l'ABS et d'autres plastiques, jusqu'à des températures de 250°c.

J-heat lite v2 - Reprap.org


Kapton

Le Kapton est un film de polyimide (polymère à base d'imide) développé par DuPont qui peut rester stable dans une plage étendue de température, de −269 °C à 400 °C.(Wikipedia)

Appliqué (sous forme de ruban adhésif) sur un plateau chauffant, il régule les changements de température de la surface d’impression, ce qui permet une très bonne accroche de la première couche lorsque l’on imprime avec du PLA ou de l’ABS.
Résistant aux hautes températures, on l'utilise également pour fixer une cartouche chauffante ou une thermistance sur une tête chauffante.


Latch

Le latch (ou loquet, en français) est la partie mobile de l'extrudeur (et plus précisément de la cold end) qui fait pression sur le filament pour que celui-ci soit entraîné par la poulie crantée et avance ou recule, via le Bowden, vers la Hotend.
La partie imprimée est complétée par un roulement, et deux vis longues qui la traversent et viennent s'insérer dans le corps de l'extrudeur, à l'aide d'écrous, et, avec l'adjonction éventuelle de ressorts, permettent d'ajuster la pression qui s'exerce, via le roulement, sur le filament.
Son efficacité est primordiale pour la qualité de l'impression, puisqu'elle détermine l'acheminement de la bonne quantité de PLA, à la bonne vitesse, et au bon moment.


Leveling (bed-, auto-)


NEMA

La National Electrical Manufacturers Association est une association de l'industrie électrique américaine, qui définit des standards par consensus pour les fabricants.

Ici on fait référence au NEMA step motor, ou moteur pas à pas à la norme NEMA.
Exemple : NEMA 17 désigne un moteur pas à pas de 1,7 pouces (4,32 cm) de côté pour la plaque de face.
Ces moteurs servent au déplacement sur les axes X, Y et Z, ainsi qu'à pousser le filament dans le système d'extrusion.


PLA

Acronyme de polylactic acid, ou acide polylactique. C'est un polymère obtenu généralement à partir d'amidon de maïs (d'où sa réputation de biodégradabilité), avec lequel est produit le filament qui alimente la SmartRap, et avec lequel sont également fabriquées toutes ses pièces imprimées.

Page Wikipedia sur l'Acide Polylactique


Pololu

Fabricant de composants électroniques s'enfichant sur la carte d'extension RAMPS, dont la fonction est de piloter les moteurs pas à pas (step motor). Le terme générique est stepper motor driver, mais comme Frigidaire, la marque est quasiment devenue le nom commun usuel.


PTFE

Le Polytétrafluoroéthylène (ou Téflon en marque commerciale) est un plastique polymère thermostable, qui possède une grande inertie chimique et un très grand pouvoir antiadhésif (source wikipédia). C'est la matière employée pour le Bowden pour ses propriétés anti-adhésives notamment.

On le retrouve également comme isolant thermique dans des éléments de certaines Hotend.


RAMPS

Acronyme de RepRap Arduino Mega Pololu Shield :
Carte d’extension (shield) pour la carte Arduino MEGA 2560, destinée au contrôle des imprimantes de type RepRap.


Servo



Stub (axes)



Switch



X-end, Y-end



fr/glossaire_mecanique.txt · Dernière modification: 2016/03/09 00:33 (modification externe)