CNC Découpe fil chaud pour aéromodélisme: Partie 5/7

Montage mécanique Axe des X:

07-DSCF1021
Montage du moteur et du fin de course mini sur le support des guidages.
12-DSCF1028
Les axes de guidage des X font 12 mm de diamètre, une encoche de 1 mm de large et 3 mm de profondeur est réalisée dans les axe afin d’y insérer une plaquette d’arrêt. Celles-ci sont en dural de 1 mm pour immobilisation de ceux-ci, les plaquettes sont fixées par des vis.
15-DSCF1032
Les douilles à billes sont enfilées avant de monter l’autre support des axes.
16-DSCF1034
Le support des axes à l’opposé du moteur est posé, le roulement pour la tige filetée de M6 est en place.
14-DSCF1030
Mise en place des chapeaux de roulement pour immobilisation.
04-DSCF0991
Le système de transmission est à rattrapage de jeu, il est constitué de 2 écrous dont un sur une plaque mobile coulissant sur des vis avec ressort. Lors du montage de la tige filetée, les ressorts sont comprimés de 4mm.
05-DSCF0993
Montage du galet d’appui pour éviter la flexion des axes de guidage.
08-DSCF1022
Montage du système d’écrous et du galet sur le chariot.
09-DSCF1023
Les 3 rectangles sont les logements des butées à bille, la longueur des logement est ajusté pour que la butée  à bille entre en forçant légèrement.
11-DSCF1027
Montage du chariot des X sur les butées à billes, celle-ci sont tenues par des colliers plastiques.  Ceci ne parait pas très mécanique mais je peux vous dire que c’est très efficace et simple. Les imprimantes 3 D sont réalisées de cette manière.
18-DSCF1036
Mise en place de la chaine à câbles, ajuster la longueur au mieux par suppression d’un maillon si nécessaire.
20-DSCF1038
Vue du galet d’appui.
21-DSCF1039
Vue du système d’écrous.
fil_chaud_-013
Accouplement moteur, tige filetée.
L’accouplement 5 x 5 mm est repercé à 6 mm d’un côté pour la tige filetée.
32-FC_Meca-014
Pour rattraper le diamètre du roulement 8mm un prolongateur de tige filetée de M6 est utilisée, celui-ci est immobilisé par un contre écrou. attention : suivant les marques les prolongateurs n’ont pas toujours un diamètre extérieur de 8mm.
 

Montage mécanique Axe des Y:

01-DSCF0945
Les écrous sont insérés dans les lamages hexagonaux, si ça force de trop, chauffer un peu l’écrou avec un fer à souder.
fil_chaud_-007
Le chariot monté, 2 douilles à billes de 10 pour le guidage.
fil_chaud_-011
Vue de l’équipement gauche.
fil_chaud_-010
Les axe de guidage de 10mm ont une longueur de 0.5 m (axe de 1 m coupé en 2. Ils sont emmanchés dans le chariot X et serrés par une vis de 3. La butée de fin de course mini et le fin de course sont en place. Le rattrapage de jeu n’est pas nécessaire pour les Y.
06-DSCF0997
Les embouts d’axe des Y ont été repensés pour le guidage de l’arc
fil_chaud_-006
L’embout en place, les 2 ronds en plastique guide l’arc. Je reviendrai sur la réalisation des arcs.
fil_chaud_-009
Tous les câbles de l’équipement droit ou gauche viennent dans la boite de raccordement et sont raccordés sur le circuit imprimé de la DB25. Les broches des fils des moteurs sont doublées.
fil_chaud_-004
La table en configuration 900mm avec arc de 1000 mm.
Table de 600 + 300mm.

Inventaire des pièces nécessaires: ici

Pieces_meca

et une règle de  maçon de 2m coupée en 2.

Conclusion à l’issue du montage mécanique :

La géométrie et les ajustements des alésages des pièces 3D sont de très bonne qualité. Avant la réalisation des pièces définitives, j’avais réalisé des essais et les diamètres des alésages étaient toujours inférieurs de 3/10 de mm . Après recherche sur internet, ce défaut vient des logiciels de modélisation 3D. Lorsque l’on veut la précision, il faut utilisé un module “pinhole” au lieu de “cylindre”.

Le chariot  des X n’est pas assez rigide, j’ai modifié la hauteur de la nervure de 5 mm à 15 mm pour la diffusion des fichiers STL des pièces 3D sur mon site.

Chariot_X X_chariot

Pièce actuelle                                                              Pièce future

Le prochain article traitera de la table modulable de 300 à 1200 mm de large et des arcs.

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CNC Découpe fil chaud pour aéromodélisme: Partie 4/7

Mécanique :

Pour la mécanique , j’ai opté pour un guidage genre Imprimante 3D c’est à dire : douilles à billes et tiges chromées, l’entraînement est réalisé par tige filetés  de 6 mm avec des moteurs Néma 17 de 1.65A 200 pas. Chaque équipement X-Y est mobile sur la table pour avoir une largeur réglable par tranche de 300 mm (300, 600, 900, 1200) avec 3 arcs de 550, 1000, 1450. Le passage d’une largeur à l’autre se fait en 3mn. Cet équipement est composé d’un ensemble dont la base est une règle de maçon de 2m coupée en deux, ce qui donne une longueur X de 1m pour pour chaque équipement avec une longueur X utile de 835mm. Pour les X les tiges et les douilles à billes ont un diamètre de 12mm. Pour les Y les tiges et et douilles à bille sont de diamètre 10 mm, un longueur de 500 mm ce qui donne une hauteur utile de 408 mm . Les tiges, les douilles, les accouplements, les moteurs sont disponibles chez reprap-france. Comme sur les imprimantes 3D les douilles à billes sont maintenues avec des colliers plastiques sur les chariots, c’est simple et fiable.

Voici les plans :

FC_Ensemble

FC_cote

FC_Dessus

Les pièces Imprimées 3D :

Supp_axes
X support des axes
nbre 4
X_chariot
X Chariot recevant 3 douilles à billes
nbre 2
X_Supp_ecrou
X Support écrou
nbre 2
X_supp_galet_appui
X Support du galet d’appui
nbre 2
Chap_roul_ext
X chapeau extérieur de roulement de la tige filetée.
Chap_roul_int
X chapeau intérieur de roulement de la tige filetée.
Boîte_elect_gauche
X Gauche : Boite de raccordement par une DB25
nbre 1
Boîte_elect_droite
X Droit : Boite de raccordement par une DB25
nbre 1
Y_chariot
Y Chariot recevant 2 douilles à billes
nbre 2
Y_supp_butée_fdc
Y support de butée de fin de course se fixant sur le chariot
nbre 1
Y_embout_sup
Y Embout supérieur d’extrémité des axes, il sert aussi de support aux guides pour les arcs.
nbre 2
1-fil_chaud_electro_002-006
Pièces pour le système de rattrapage de jeu et galet d’appui. elles sont réalisées à la CNC avec époxy cuivré.
grille_vent
Grille pour la ventilation de l’électronique.
nbre 1
Façade_commande
Façade de l’électronique.
nbre 1
Equer_Arc
Les arcs sont en tube carré alu de 10mm, pièce de raccordement des angles. Pour la tension du fil , ils ont une ouverture de 5°.
nbre 2 par arc
Prol_Arc
Pour les arcs supérieurs à 1 m prolongateur de tube de 10x 10 mm.
nbre 1 par arc > 1 m.

A part les boites de raccordement DB 25, les pièces sont symétriques et peuvent être montées sur l’équipement de gauche ou de droite. Des pièces ci-dessus sont un peu différentes de celles ci-dessous, car celles ci-dessus tiennent compte des améliorations faites au cours du montage. Dans le prochain article je détaillerai les améliorations.

L’imprimante 3D n’a pas chômée et n’a pas failli pour un temps d’impression de la totalité des pièces en 120 heures environ. Voici le résultat avec les paramètres suivants : PLA 1.75 mm de marque Bq, température d’extrusion 210°, épaisseur de couche 0.2 mm,   2 périmètres, 3 couches solides, remplissage 30%, lit chauffant 60°.

Voici le résultat:

1-fil_chaud_electro_002-011 1-fil_chaud_electro_002-012
1-fil_chaud_electro_002-010 1-fil_chaud_electro_002-009

1-fil_chaud_electro_002-008

Maintenant il n’y a plus qu’à assembler tout ceci. Prochain article.

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CNC Découpe fil chaud pour aéromodélisme: Partie 3/7

Essai des cartes et réglage des drivers des moteurs pas à pas :

Les essais vont se faire en plusieurs étapes parce que j’ai acheté d’une part un ensemble de carte à bas coût pour la Ramps 1.4 et les drivers A4988 et d’autre part mes cartes réalisées sont des prototypes.

J’ai trouvé sur “A ma Zon” un ensemble de carte Arduino Méga 2560 R3, Ramps 1.4 et 5 drivers A4988 pour 21.99 €. A ce prix je suis prudent, il y a surement “anguille sous roche”. Dès la réception je teste la carte Arduino Méga 2560 R3, elle fonctionne correctement. Ensuite je teste les drivers suivant le schémas ci-dessous ; avec un petit programme trouvé sur le net. Séquence: 200 pas lents dans un sens puis 200 pas rapides dans l’autre sens.

Essai_driver_A4988

Rappel : Suivant la provenance des drivers, ils respectent en général le schéma ci-dessous mais les valeurs des composants peuvent être différentes en particulier les résistances de mesure de courant des enroulements.

A4988-schema  DSCF0849

Sur la photo de mes drivers, les résistances S1 et S2 sont marquées R100 ce qui signifie 0.1 ohm, en utilisant la formule du datasheet  ITrip Max = VREF/ (8 x Rs) ce qui donne VREF = ITripMax x 8 x Rs soit en remplaçant Rs par 0.1 : VREF = ITripMax x 0.8 . Mon moteur permet un courant de 1.65 A  Je vais donc régler la VREF à 1.65 x 0.8 = 1.32 V . Pour les essais, il n’y a pas de radiateur et de ventilation, je règle VREF à 0.5 V , ce qui correspond à 0.625 A . La mesure de cette VREF se fait au multimètre calibre 2V, le commun raccordé à GND et le + sur le curseur du trimer. VREF est toujours présente dès qu’il y a du 5 V par la prise USB.  Attention: il est préférable de brancher la prise USB en premier, puis l’alimentation 12 V (puissance moteur). Pour mettre hors tension, débrancher le 12V et ensuite la prise USB. (Ceci pour la protection des drivers) .

Je passe les 5 drivers A4988 ils fonctionnent correctement.

fil_chaud_              fil_chaud_-001

Maintenant passons à la carte Ramps 1.4 !

J’enfiche la carte sur l’Arduino Méga, je mets en place un driver, je modifie mon programme Arduino afin d’utiliser les pins de la carte Ramps 1.4 , aux essais, le moteur se déplace très peu dans un sens et revient bien à sa position de départ. J’en déduis qu’il y a un problème du côté de la sélection des micro-pas. Je ne me suis pas trompé dans la position des cavaliers, pour les pas entiers il n’y a aucuns cavaliers. Je teste à l’ohmètre et je constate que les pins sont reliées, je dessoude les pins des cavaliers et là je découvre qu’elles sont reliées par une piste de cuivre.La sélection était donc de 1/16 pas ce qui explique que le moteur tournait très peu.  Il y avait bien “anguille sous roche”.

CNC Fil chaud 1
Les pins dessoudées montre les pistes qui relient les pads.
CNC Fil chaud 1-001
Une autre vue
CNC Fil chaud 1-002
Coupure des pistes avec fraise et mini-perceuse. Traitement identique des 5 axes de la carte Ramps 1.4 .
CNC Fil chaud 1-005
Nettoyage, remontage des cavaliers positionnés en 1/2 pas, Dans mon programme d’essais, je met 400 impulsions au lieu de 200 afin que les moteurs  fassent 1 tour. Le test est concluant, les 5 axes fonctionnent.

Essais de mes cartes :

La carte Ramps 1.4 fonctionne correctement pour la commande des moteurs, je suis tout de même un peu inquiet pour le reste car elle va servir à lier l’afficheur LCD et la carte de commande au micro-contrôleur PIC. Maintenant passons aux essai de la carte PIC. Ne pas mettre le pic en place. Mettre sous tension par la prise USB, vérification de la tension de 5 V et 3.3 V. Vérification des continuités de tension jusqu’au support du PIC, vérification des continuité support du PIC et les connecteurs de la carte Ramps 1.4 . J’ai programmé le bootloader le PIC 18F4550 avec mon programmateur Pickit 3. Ensuite le PIC est inséré dans son support sur la carte ALDEN-IPL5X puis je branche la prise USB et je programme Firmware avec IPL5X_Tools tout c’est bien passé.

CNC Fil chaud 1-006

 CNC Fil chaud 1-008

Comparaison de la carte ALDEN-IPL5X et la carte Arduino méga 2560 R3.

Connexion de toutes les cartes :

CNC Fil chaud 1-011
La carte Ramps 1.4 est enfichée sur la carte ALDEN-IPL5X
CNC Fil chaud 1-009
La carte de liaison permet la connexion de l’afficheur et de la carte de commande.
CNC Fil chaud 1-007
La façade est raccordée. L’instant de vérité arrive.
Lancement du logiciel RP-FC, branchement de la prise USB, ajustage du potentiomètre de contraste de l’afficheur, le rétro-éclairage est faible car on est sur l’alimentation USB. Lorsque l’on branche le 12v sur la carte Ramps 1.4,  la carte Pic est dotée d’une commutation automatique, le rétro-éclairage est normal.
Procédé à la configuration des interfaces.
Cofig_Interface Cofig_Moteur
CNC Fil chaud 1-005
Mettre hors tension les cartes et branchement des 4 moteurs.
Remettre sous tension, rebrancher la prise USB, avec la commande manuelle de RP-FC, exécuter des commandes sur les axes, c’est parfait les moteurs tournent.
Branchement d’un arc fil chaud, commande manuelle par le potentiomètre, la partie lit chauffant de la carte Ramps1.4 est utilisée. Tout fonctionne il n’y a plus qu’à mettre en boîte.
CNC Fil chaud 1-015
Le coffret avec beaucoup de trous pour la ventilation.
CNC Fil chaud 1-016
L’alimentation du fil chaud à droite
36 V 10 A et l’alimentation 12 V 10A à gauche.
CNC Fil chaud 1-020
Câblage des bretelles entre DB25 et la carte Ramps 1.4.
CNC Fil chaud 1-018
Raccordement des DB25 sur la carte  Ramps 1.4 .
CNC Fil chaud 1-019
Cavalier à enlever pour l’utilisation des fins de course, le vert pour les fins de course mini, le jaune pour les fins de course maxi. Je n’ai prévu que les fins de course mini.
CNC Fil chaud 1-022
Maintenant que tout est à demeure il faut régler le courant des moteurs pas à pas au nominal. Mes moteurs  supportent 1.65 A, je règle à 1.3v la VREF ce qui donne 1.625A .
CNC Fil chaud 1-023
Remontage du ventilateur après réglage du courant des moteurs
CNC Fil chaud 1-021
Vue du connecteur secteur équipé d’un interrupteur et d’un fusible 5×20 de 8 A ; l’idéal serait un fusible temporisé de 5 A pour supporter l’appel de courant des 2 alim. à découpage.
CNC Fil chaud 1-027
La façade arrière
CNC Fil chaud 1-025
La grille de ventilation située au dessus du ventilateur de la carte
Ramps 1.4.

Le boitier terminé :

CNC Fil chaud 1-026

Voici le câblage de l’ensemble :

cablage_alden1

Le plus délicat est réalisé, avec un peu de temps passé, les cartes à bas coût sont exploitables à condition de disposer des schémas. De plus j’ai une carte Arduino mega et un driver de rechange pour mon imprimante 3D.

A bientôt pour l’impression des pièces mécaniques.

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CNC Découpe fil chaud pour aéromodélisme: Partie 2/7

Réalisation des cartes électroniques:

Je réalise mes cartes par gravure CNC à partir de plaques époxy de 15/10 mm nues. L’épaisseur du cuivre est de 35 µm soit 0.035 mm, la profondeur de gravure retenue est de 0.1 mm réalisée avec une fraise javelot 30° 0.2 mm . Pour avoir une gravure parfaite il faut un parallélisme parfait entre la plaque cuivrée et le trajet de la fraise ; il faut donc usiné le martyre. Pour le surfaçage j’ai utilisé une fraise de surfaçage de 30 mm et utilisé une trajectoire de fraise qui évite les aller-retours et 1mm maximum de chevauchement ; car en utilisant les trajectoires conventionnelle de poche, j’avais des défauts de planéité de +ou- 0.003 mm . Avec ma méthode, j’arrive à + ou – 0.0005 ce qui est acceptable. Pour la fixation de la carte sur le martyre j’ai réalisé des petites pinces. L’opération de gravure se fait en 4 étapes.

Etape1 : (Vue miroir) perçage de tous les trous avec changement d’outil, les diamètres utilisés sont : 0.4, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1 mm , pour les trous supérieurs à 1 mm j’utilise une fraise diamant avec perçage en spirale.

Etape2 : (Vue miroir) gravure du circuit coté soudure. Fraise javelot.

Etape 3 : retournement de la plaque en utilisant 2 trous de symétrie qui ont été percés à l’étape 1 (Vue normale) gravure du circuit côté composants. Fraise javelot.

Etape 4 : (Vue normale) Détourage du circuit fraise diamant 1mm.

Fil_chaud_N2_
Le martyre avec les délimitations de planéité correcte
Fil_chaud_N2_-001
Fixation de la plaque avec des patites pinces imprimées 3D.
Fil_chaud_N2_-002
Etape 1 : perçage de tous les trous.
Fil_chaud_N2_-003
Etape 2: gravure de la couche soudures.
Fil_chaud_N2_-003a
Les cercles rouges indique les trous de repère pour le retournement. Ils ont un diamètre de 0.9 mm , j’utilise des pointes casse-net comme pion.
Fil_chaud_N2_-004
Etape 3 gravure de la face composants.
Fil_chaud_N2_-005
Etape 4 : détourage du contour de la carte.  La durée des 4 étapes est d’1h pour la carte de 155 mm x 95 mm.
Fil_chaud_N2_-006
Les cartes sont dégraissées à l’acétone et étamées à froid.
Fil_chaud_N2_-007
Carte de commandes manuelle.
Fil_chaud_N2_-008
Carte Pic 18F4550.
Fil_chaud_N2_-009
Carte de liaison de la carte RAMPS 1.4 et des cartes de commande et affichage
Fil_chaud_N2_-010
Carte de liaison coté soudures.
Fil_chaud_N2_-012
Carte PIC 18F4550 avec les connecteurs pour recevoir la carte RAMPS 1.4 .
Fil_chaud_N2_-013
Carte PIC 18F4550 côté  soudure avec les connecteurs DB25 pour le raccordements des moteurs pas à pas et des fin de courses.
Fil_chaud_N2_-011
Impression de la façade, 2.6 mm d’épaisseur.
Fil_chaud_N2_-014
La façade, l’ampèremètre indique l’intensité du courant traversant le fil chaud.
Fil_chaud_N2_-015
L’arrière de la façade.
 

Astuce : Evidemment, les VIA ne sont pas métallisées, il faut donc relier les 2 faces par des fils soudés. Il y a 84 VIA, je prends un fil émaillé de 20 cm et je le passe dans une dizaine de VIA en laissant une boucle entre 2 VIA un peu comme de la couture, je réalise tous les points de soudure, ensuite je coupe les boucles.

A suivre les essais et réglages.

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CNC Découpe fil chaud pour aéromodélisme: Partie 1/7

Il y a 9 ans, j’avais réalisé une CNC fil chaud pour la réalisation de chantier de construction des ailes en structure traditionnelle équipées de profil non plat. Les caractéristiques étaient de 420 mm  en X et 260 mm en Y. L’écartement  entre les banc X1 X2 était réglable entre 300 mm et 1250 mm . La mécanique était conçue à partir de glissière à billes de tiroir. L’électronique comportait une carte MM2001, j’utilisais le logiciel Jédicut. L’ensemble me donnait entière satisfaction pour réaliser mes chantiers avec une très bonne précision. En 2015, j’ai découvert le site 5X-Project un site exceptionnel pour les modélistes, à la lecture de ces pages, j’ai décidé de réaliser l’interface USB IPL5X pour piloter la MM2001 avec le logiciel RP-FC, en une semaine je découpais des pièces inimaginables avant cette  découverte. Je voudrais adresser toutes mes félicitations à l’équipe de 5X-Project pour la qualité des documents mis en ligne et tout ceci à disposition de tous.

CNC_Ensemble

Ma CNC fil chaud de 2007.

Avec de telles possibilités, des idées de nouveaux projets me viennent à l’esprit mais ma machine est limitée en dimension. Je décide donc de réaliser une nouvelle CNC de découpe fil chaud avec des dimensions utiles de 920 mm en X et 420 mm en Y avec un écartement X1-X2 réglable entre 300 mm et 1250 mm . Ayant monté une imprimante 3D Prusia i3, j’ai été séduit par le principe mécanique, je décide d’utiliser la même technique pour la CNC fil chaud. Pour l’électronique : Interface IPL5X modifiée nommée ALDEN-IPL5X , pour la commande des moteurs une carte 5 axes avec chauffage intégré ; Ramps 1.4 utilisée sur les imprimantes 3D (très bon marché) et des moteurs pas à pas d’imprimante 3D. Je reviendrais en détail sur cette carte.

L’étude des plans mécaniques et la modélisation des pièces à imprimer 3D ne m’ont pas posé de problèmes. Par contre l’adaptation de l’interface IPL5X avec la carte Ramps 1.4 n’a pas été facile. D’une part les connexions de la carte RAMPS 1.4 sont imposées et les entrées sorties du PIC sont aussi figées car je ne voulais pas modifier le firmware IPL5X. La carte RAMPS 1.4 est enfichée sur une carte Arduino Méga, j’ai gardé le même principe mais j’ai développé une carte au format Arduino que j’appelle ALDEN-IPL5X, celle-ci est donc équipée d’un PIC 18F4550 contenant le firmware IPL5X, ceci est complété d’une petite carte de liaison embrochée sur la carte RAMPS 1.4 où sont connectés l’afficheur et les dispositifs de commandes.

Voici la simulation des cartes développées :

Kicad_comm
La carte de commandes manuelles
Kicad_comm_cu
La carte de commandes manuelles coté cuivre avec le connecteur du câble nappe 14 conducteurs vers la carte de liaison.
Kicad_liaison_cu
La carte de liaison qui se connecte sur la carte RAMPS 1.4
Kicad_liaison_co
Les connecteurs gris entrent sur la carte RAMPS 1.4, les connecteurs blancs sont pour la carte de commandes et l’afficheur LCD.
DB25_Equip
DB25 de connexions des équipement X1-Y1 ou X2-Y2 et des fins de courses.
DB25_Equip_cu
Pour les moteurs, les pins sont doublées pour chaque fil. Il faut 2 cartes.
Kicad_Pic_co
La carte ALDEN-IPL5X comprend le PIC, la connexion USB, les alimentations, la commutation automatique USB/Power pour l’afficheur. Les deux connecteurs DB25 pour la liaison des moteurs et fdc des équipements X1-Y1 et X2-Y2. Tous les connecteurs pour enficher la carte RAMPS 1.4.
Kicad_Pic_cu
La carte coté cuivre, tous les composants sont des CMS, il y a tout de même 80 via nécessaires puisque ce ne sont pas des trous métallisés il y aura pas mal de travail de soudure.
Logiciel utilisé KiCad v 4.0.1

J’utilise le logiciel KiCad depuis de nombreuses années, la nouvelle version offre des possibilités de routage exceptionnelles, c’est un plaisir de router des cartes compliquées. Avant de bien maitriser la nouvelle version, j’ai un peu galéré, il est indispensable de pratiquer avec méthode, mais le résultat est là.

La génération des fichiers gerber des 2 faces cuivrées, du fichier de perçage, du fichier de contour est réalisé par KiCad. Ces fichiers sont directement lus  par le logiciel CamBam, Je génère les 4 fichiers gcode pour ma fraiseuse CNC.

A bientôt pour la suite.

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E-Serinette Boite à musique:

Après avoir réparer un piano, je cherchais à réaliser un orgue de barbarie. J’ai étudié le fonctionnement, les moyens nécessaires à la confection des flutes, les difficultés et l’espace nécessaire. Pour ce qui est des difficultés, je pense que j’étais capable de mener à bien une telle réalisation. Par contre, je ne suis pas équipé de petite combinée à bois nécessaire pour débiter et raboter les bois nécessaires. L’espace de mon atelier ne peut recevoir cette machine avec l’aspiration de poussières. De plus les cartons perforés des musiques sont relativement chers, 50 à 70 € la chanson. Mon épouse et moi-même nous n’avons pas l’intention de devenir chanteurs de rue . J’ai donc abandonné ce projet. Je me suis  rabattu sur la réalisation d’une serinette moderne avec de qui se fait de mieux en électronique. Je voudrais remercier Pierre qui a étudié et réalisé cette serinette électronique qu’il a nommé E-Serinette.

14447288_1

C-dessus vous avez un exemple de serinette ancienne, c’est une boite musique portable avec une manivelle qui entraine un mécanisme générateur de son. Je ne détaillerai pas ici ces appareils, je vous recommande en particulier le site de Pierre  qui détaille très bien l’histoire des serinettes.

Pierre a conservé le même principe c’est à dire une manivelle, une boite portable, le cadencement de la musique en fonction de la vitesse de la manivelle. Ce que je trouve admirable : les musiques sont sur des carte mémoires ( 1 ou 2 chansons par carte) ce qui matériellement fait penser aux paquets de cartons perforés des orgues de barbarie. Tout ceci avec les technologies modernes. Voici la E-Serinette que j’ai réalisée suivant la description de Pierre sur internet. Merci à Pierre de partager un tel “bijou”.

DSCF4570      DSCF4571

J’ai complété l’utilisation des nouvelles technologies en réalisant : les circuits imprimés par gravage à la CNC ; certaines pièces mécaniques par impression 3D.

Je vais commenté ici ma réalisation, l’électronique est identique à celle de Pierre, je ne la détaillerait pas. Juste le principe : Le fichier midi de la chanson est enregistré sur une carte mémoire à l’aide de la E-Serinette, ensuite la lecture est synchronisée par la vitesse de la manivelle, ceci est réalisé par le programme écrit dans l’Arduino Nano, puis le signal est décodé par la carte Adafruit et transmit aux 2 amplis audio.

01-DSCF0812
Les circuits imprimés et disque réalisés à la fraiseuse CNC
03-DSCF0814
Le circuit du capteur de vitesse à fourche.
05-DSCF0816
Le circuit de la carte Arduino Nano.
04-DSCF0815
Le circuit du lecteur de carte mémoire.
02-DSCF0813
Le disque d= 80mm, 120fentes, en époxy cuivré pour avoir une opacité totale.
07-DSCF0818
L’ensemble câblé.
08-DSCF0819
Pour les amplis audio, j’ai utilisé des kits Welleman, La carte decodeur audio Adafruit sans ampli audio.
09-DSCF0820
Montage du disque sur axe de 6mm et roulements à bille de 6×19. Les paliers en impression 3D et le support de la carte capteur.
12-DSCF0823
L’autre coté du disque et la carte Arduino Nano.
13-DSCF0824
La manivelle et la poignée de manœuvre.
11-DSCF0822
Le lecteur de carte.
10-DSCF0821
Les boutons du potentiomètre et des commutateurs.
14-DSCF0825 DSCF0870
Tout est en place, j’ai recyclé un accu LIPO d’avion : 4S 5000mAh.
Bouton crante
Modélisation 3D des boutons des commutateurs avec trou pour taraudage de vis pointeau.
Bouton simple
Modélisation 3D du bouton du potentiomètre
Manivelle
Manivelle
Poignee
Poignée de Manivelle
Sup-Capteur
Support capteur.
Palier
Paliers avec les lamages des écrous
M 3 mm

Précisions sur l’impression 3D: Je modélise mes pièces avec le logiciel OpenScad, la génération du gcode pour l’imprimante avec Slic3r. Pour ce genre de pièces de petites dimensions, j’utilise un tranchage de 0.1 mm (épaisseur de couche) et un taux de remplissage de 40%. Attention à la qualité du fil PLA (les bons résultats  sont obtenus avec le fil 1.75 mm de marque “bq” ~25 € le kg). La mécanique de l’imprimante doit être soignée, le choix de l’extrudeur a aussi de l’importance. Sur ce blog, j’ai écrit 3 articles sur l’imprimante 3D vous pouvez les consulter ici. Le temps d’impression n’a pas d’importance car l’imprimante fonction seule, vous pouvez faire autre chose pendant l’impression.

Astuce: Pour tarauder les pièces en PLA mettre de l’eau froide comme lubrifiant, ceci évite l’échauffement et le plastique ne colle pas au taraud, n’hésitez pas à plonger la pièce dans l’eau.

Un dossier des impressions 3D, circuits imprimés et disque est disponible ICI.

Le montage ne présente pas de difficultés, pour la partie électronique, les circuits sont étamés à froid, je vérifie toujours celui-ci à l’ohmmètre en particulier s’il n’y a pas de CC entre les pistes, après soudure des composants je vérifie les continuités, ensuite je mets sous tension. En général de ce fait le fonctionnement est immédiat. A l’installation du programme, je n’ai rencontré qu’un problème de droit de l’administrateur de Windows.

On prépare les cartes ….

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et on tourne la manivelle !

La construction et le résultat en chansons

Vraiment nous trouvons le rendu formidable, très facile d’emploi, mobile puisque l’alimentation sur accu donne une autonomie bien supérieure à une fête (20h).

Bravo Pierre pour cette création et de la partager pour un faible coût.

A bientôt pour une autre réalisation.

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Multi-rotors quad 430 : AD 430

Après avoir passé 3 ans sur ma maquette de l’Oiseau Blanc, je voulais réaliser un modèle rapidement, l’électronique associée à plusieurs moteurs permet de stabiliser un objet volant sans ailes. La mode est au multi-rotors alors je me lance. Je décide de réaliser le châssis entièrement en bois sur le principe de  Flite Test – H-Quad Multirotor auquel j’ai ajouté des pieds et un support de caméra en impression 3D, puis une carrosserie pour faciliter la reconnaissance de l’avant et de l’arrière.

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L’entre-axe des moteurs est de 430 mm. J’ai choisi pour les moteurs et variateurs le combo 2216 800kv avec ESC Afro 20 A équipés d’hélices 11×4.7.  La fréquence de contrôle de l’entrée des ESC est possible à 1 kHz. Le contrôleur de vol est une carte KK2 1.5 avec le firmware v 1.6. L’accus est un 2650 mAh 3S 40C. Le récepteur est un FrSky 7 voies. La caméra de prise de vue est une HK  montée sur un support orientable de bas en haut avec un servo HTX 900. La masse de l’ensemble est 1300 grammes.

Réalisation: C’est très rapide, environ 50 heures.

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Les bras sont en pin de 13 x 13 mm, le châssis central est rigidifié par 2 plaques de CTP peuplier de 3.2 mm.

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Les plaques de CTP 3.2 mm sont ajourée dessus et dessous pour assurer la ventilations des ESC.

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Les pieds sont en PLA. les dimensions sont 80 mm de diamètre, 13 mm de large et 3 mm d’épaisseur réalisés en impression 3D.
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La fixation du pied sert aussi à la fixation du moteur.
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Les ESC son maintenus par des petits colliers.
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Le contrôleur de vol KK2 1.5 et le récepteur 7 voies. J’ai positionné la puce des accéléromètres de la carte KK2 sur le centre de gravité. Le centre de gravité se trouve au croisement des diagonales du rectangle dont les coins sont aux axes des moteurs.
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La carrosserie est en balsa de 3mm, le fil du bois est vertical. J’ai entoilé en Diacov.
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Dans la fourniture du combo, les porte-hélices sont adaptés au sens de rotation des hélices. Serrage à droite pour les moteurs tournant en sens inverse des aiguilles d’une montre, serrage à gauche pour le sens contraire.
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Voici le quad 430 paré de sa carrosserie.
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Voici le support de la caméra, seule l’inclinaison vers le bas ou le haut est retenue.
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Les 2 pièces sont réalisées à l’imprimante 3 D
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Le servo est un HXT 900
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La caméra est tenue par 2 élastiques.
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La caméra est en place sur le multi-rotors

Pour la mise en service, j’ai suivi la notice KK2, le fonctionnement est sans problème, pour les essais je garde les paramètres P.I. par défaut.

Les premiers essais……

 

 

Lorsque l’on visualise des vidéos de vols de multi-rotors, le pilotage parait simple, en fin de compte, c’est assez compliqué lorsque l’on a plutôt l’habitude des planeurs et des avions.

Dans un premier temps, il est nécessaire de retoucher les paramètres P.I. des  régulateurs de la carte KK2. Il est absolument nécessaire de réaliser son apprentissage par des vols stationnaires dans un espace assez restreint. Voici mes réglages de père tranquille :

Réglages_KK2

Les réglages sont propres aux dimensions du multi-rotors, de sa masse, des moteurs et des hélices. Afin d’avoir les mêmes réactions au fil des vols, prendre soin de positionner l’accu de façon à avoir toujours l’équilibre au centre de gravité ; ceci évite d’atteindre les excursions maximum de puissance sur l’axe de Pitch.

Réaliser un multi-rotors ne pose pas de problème particulier, le pilotage demande de l’apprentissage, le contrôleur de vol KK2 est suffisant pour se distraire pour un coût abordable. Ce matériel n’est pas à comparer avec le matériel professionnel.

Attention: un appareil de cette dimension n’est pas un jouet, la masse de 1.3 kg, peut faire très mal, ça ne plane pas, alors ne volez pas au dessus de quelqu’un ou du matériel.

A bientôt.

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Piano LINDNER : Remise en état ; partie 2/2

Remontage du clavier :

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Montage  des touches, alignement et encliquetage du support de pivot.
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Vérification du fonctionnement sans frottement entre les touches, il est possible de faire glisser le support du pivot à l’aide d’un réglet métallique.
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Les supports de pivot en jaune sont encliquetés dans les rails. Le rail de gauche pour le touches noires.
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Cette opération se réalise assez facilement.
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Toutes les touches sont en place, maintenant il faut procéder aux réglages mécaniques.
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Le premier réglage va permettre de positionner toutes les touches à la même hauteur au repos. Il faut agir sur la première vis.
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Les 5 premières touches sont réglées, pour faciliter l’accès à ces vis de réglage il est nécessaire de déposer le cadre de l’ensemble mécanique des marteaux et des étouffoirs.
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Le deuxième réglage est l’attaque de chaque note. Il faut remonter le cadre de l’ensemble mécanique des marteaux et des étouffoirs puis régler la 2ème vis. La tête de la vis est sous la touche, il faut de la patience.
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On peut voir sur la partie gauche, les mécanismes sont réglés et alignés, sur la partie droite le réglage n’est pas réalisé.
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Enfin le piano est complètement remonté, les pédales fonctionnent, toutes les touches sonnent mais “faux”. Il va donc falloir passer à l’accordage avec mon fils.

Accordage :

Je ne vais pas détaillé l’accordage, nous trouvons beaucoup d’articles sur la toile traitant ceci. Nous avons achetés une clé et des ustensiles pour coincer les cordes. Nous avons téléchargé l’application pour Smartphone “Da Tuner Lite”, vraiment un bon outil.

Du fait que ce piano n’a pas fonctionné depuis 15 ans, nous avons été très doucement pour accorder l’ensemble. Malgré ceci, 5 cordes ont cassé.

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Le téléphone est posé sur un tapis de mousse pour éviter les interférences de fréquence. Lorsque la couleur est verte la note est accordée, dans le cas contraire le graphisme est orange.
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Nous voyons les cordes manquantes, celles qui ont cassé lors de l’accord, ce sont des cordes basses filées.
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Elles ont cassées au niveau de la cheville.
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De l’autre bout le système d’accrochage.
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Une cheville démontée pour enlever le reste de la corde cassée. Le dévissage se fait dans le sens  des aiguilles d’une montre.

Comme les cordes cassée sont dans les graves et les aigües, cela n’a pas empêché mon fils de redonner de la voie à ce piano. J’ai consulté pour acheter les cordes cassées, nous sommes en période de vacances, il faut attendre un peu.

Les premiers essais après réfection

Comme vous le constatez, nous avons réussi la réfection de ce piano LINDNER, ceci plus pour le patrimoine et en hommage à ces ingénieurs et techniciens de cette époque, ceux-ci ont contribués à démocratiser l’apprentissage de la musique pour tous. N’oublions pas non plus les ingénieurs et les techniciens de notre époque qui ont permis de démocratiser aussi les imprimantes 3D. Sans ce nouveau moyen technique il aurait été beaucoup plus difficile voir impossible de mener à bien cette réfection.

Groupe de musique de mon fils Matthieu : Sea Of Minds  Région Nantaise.

A bientôt pour des aventures de voilures tournantes (multi rotors).

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Piano LINDNER : Remise en état ; partie 1/2

Histoire:

Aujourd’hui, je ne vous parlerai pas d’aéromodélisme ou d’électronique mais d’instrument de musique et tout particulièrement le piano. Par passion de musique pour mon fils et de micro mécanique pour moi, nous avons entrepris de restaurer un piano ancien.

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Il y a 3 ans, mon fils musicien de loisirs a récupéré un piano de marque Lindner, mais des pièces sont cassées, ce sont les pivots des touches. La marque LINDNER fabrique après la guerre 39-45 des pianos à bas-coût. Ce piano porte un autocollant Radio Télévision Disque DESHAIRS 12 Place Victor Hugo  Grenoble et le N° 11746. Ce magasin existe encore, voici le lien. Le pivot des touches est en acier de 4/10 mm inséré dans une pièce plastique qui elle-même est insérée dans un profilé en aluminium pour un alignement parfait. Evidemment  le plastique au bout d’un certain temps perd ses caractéristiques et fini par casser. Sur ce piano il y a 88 touches.

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Lors du démontage, 90% des pivots des touches sont cassés.
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On constate aussi que les touches ne sont pas correctement alignées du fait des pivots cassés.
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L’ensemble du pivot peut être extrait de la touche en lui faisant faire 1/4 de tour.
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Le pivot est constitué de 3 pièces, le support du pivot, la lame d’acier de 4/10 qui donne l’élasticité du mouvement et un élément de liaison avec la touche.
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L’élément de liaison est enlevé et la lame de ressort est apparente.

Redessiné la pièce.

Seul le support de pivot est défectueux, on aperçoit sur les photos l’amorce de rupture. Ce support est encliqueté dans deux profilés aluminium, un pour les touches blanches et un autre pour les touches noires. Je trouve cette solution mécanique bien étudiée, par contre les ingénieurs de l’époque ne disposaient pas de plastique stable dans le temps.

Nous avons recherchés les solutions pour réaliser par fraisage ces supports de pivots, nous nous sommes heurtés à cette fente de 4/10 mm et 16 mm de profondeur qui doit recevoir la lame d’acier qui sert de pivot. Il existe une fraise de 4/10 mm et 16 mm de coupe à un prix exorbitant, l’utilisation sur des CNC professionnelles ne doit pas poser de problème mais sur une CNC amateur je crains le pire et en plus ce n’est pas 2 ou 3 pièces mais 88 à réaliser.

Nous avons un peu abandonné l’affaire, puis la démocratisation des imprimantes 3D a suscité une réflexion de mon fils sur la faisabilité d’une exécution de pièce avec des détails aussi petit. Dans un premier temps, sommes-nous capable de modéliser la pièce ? Après quelques heures passées avec le logiciel FreeCad on obtient le fichier “*.stl” nécessaire au logiciel d’impression 3D. Voir vidéo ici.

Alors, nous nous sommes orientés vers les imprimantes 3D. Voir la démarche ici 3 articles sur mon blog.

Réalisation des supports de pivot:

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Impression du prototype, il y a quelques ajustement de la forme à réaliser.
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Reprise de la modélisation et ajustement des paramètres d’impression.
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Réalisation d’une présérie de 4 pièces.
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Vérification de la position de la lame d’acier et de l’encliquetage dans les rails.
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Mise en production par groupe de 12 pièces, temps d’impression pour le groupe 2 h 35 mn.
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Ebavurage à l’aide d’une petite lime et d’un cutteur pour la fente de 0.4 mm.
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Récupération des lames de pivot par sciage de l’ancienne pièce.
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Libération de la lame avec tourne-vis et pince.
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Les 88 lames d’acier sont extraites, deux sont cassées, elles ont été refaites à partir d’acier d’un moteur mécanique genre réveil.

Ces lames d’acier ne sont pas symétriques, le montage de celles-ci dans le support se fait facilement, une fois encliquetée, la longueur extérieure de la lame doit être comprise entre 14.5 et 14.7 mm ; se servir d’un pied à coulisse en jauge de profondeur.

Nettoyage, peinture, inspection et remise en état des mécanismes du piano :

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Mon fils se charge de la peinture afin de le rendre un peu plus moderne.
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Il en profite pour réaliser un soufflage complet à l’air comprimé et bâchage de l’ensemble.
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Après peinture, l’effet est très satisfaisant et donne un nouveau look.
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On distingue la table avec les butées et guides de touches ; les deux rails des supports de pivots.
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Les pédales ne revenaient pas en position, les lames d’acier ressort sont cassées; réalisation de nouvelles lames d’acier en tôle bleue.
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Inspection des tampons de feutre, deux sont décollés.
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Recollage des tampons à la colle époxy rapide diluée à l’alcool ménagé.
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Reprise de certains feutres à la mini-perceuse équipée d’’un disque abrasif pour redonner du jeu.
Piano LINDNER-060 Piano LINDNER-061
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Il manque 4 petits ressort, réalisation de ceux-ci avec de la corde à piano de modélisme.
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Maintenant tous les ressorts sont en place.
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Inspection de la table des touches
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Certains guides de touche avaient le plastique blanc  recouvrant l’acier fendu, remplacement de ceux-ci par de la gaine thermo-rétractable rouge. Pour faciliter le glissement et éviter le bruit de la touche mettre du produit à meuble et reluire.

Tout est prêt pour le remontage, nous avons appris beaucoup sur cet instrument merveilleux, le prochain article traitera du montage des touches, le réglage, l’accord et les essais.

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Une imprimante 3D en kit : est-ce vraiment nécessaire ? N°3

Voici le 3ème article sur l’imprimante 3D, il y a 4 mois 1/2 ,  j’ai réalisé le montage du kit et les essais, il faut écrire le bilan.

Le cybercentre de ma commune (Bouguenais) a organisé le 28 février 2015 une journée découverte de l’impression 3D à laquelle j’ai participé pour la partie modélisation. Le logiciel OpenSCAD que je ne connaissais pas a été recommandé par les animateurs. Ce logiciel de dessin 3D opère en lignes de commande, au premier abord cela parait ardu, en comprenant la démarche, ceci se révèle très pratique. Les actions de “copier coller” se révèlent très  judicieuses pour gagner du temps, des librairies existent pour des filetages par exemple,  il est tout de même nécessaire de maitriser la géométrie dans l’espace.

Prog_Cale

Comme vous le voyez sur cette copie  d’écran de OpenSCAD, l’écriture des lignes de programme pour la réalisation de cales de roues pour avion RC est relativement court, les valeurs numériques sont en millimètres ou en degrés, il y a une trentaines d’instructions de commande à connaître pour ce logiciel, de nombreux exemples sont détaillés sur internet. Vraiment j’apprécie ce logiciel.

En résumé, pour la modélisation je me limite à deux logiciels OpenSCAD et FreeCAD,  lorsque je dispose d’un dessin 2D  “dxf”,  j’utilise FreeCAD  voir vidéo ; les deux logiciels exportent la modélisation  au format “stl”.

L’étape suivante va consister à décomposer l’objet en tranches horizontales et générer un fichier de lignes de code compréhensible par l’imprimante 3D. J’utilise comme “trancheur” le logiciel slic3r, dans l’initialisation de ce logiciel, les paramètres de l’imprimante sont entrés une seule fois, il y a aussi la possibilité de nommer des types de tranchage ; épaisseur tranche, nombre de périmètres, nombre de couches pleines au début et à la fin, type de remplissage, etc.… Il y a la possibilité d’imprimer plusieurs pièces simultanément. Ce que fait l’imprimante, à la fin de l’impression, est déterminé aussi dans ce logiciel. Le fichier obtenu est transféré sur une carte SD. Lorsque l’on a bien paramétré les types de tranchage, cette étape prends environ 5 mn.

L’impression est réalisée très simplement:

Mise sous tension de l’imprimante, insertion de la carte SD, choix du fichier et la séquence d’impression démarre.

Le lit chauffant se met en service, lorsque la température de consigne est atteinte, l’extrudeur se met en chauffe, lorsque la consigne est atteinte, la buse est purgée en réalisant une ligne d’extrusion autour de la pièce qui sera imprimée et l’impression des pièces s’effectue. A la fin, l’extrudeur va à une position de référence, la chauffe de l’extrudeur et du lit chauffant est coupée. Pour le PLA le lit chauffant a une consigne de 60°, la pièce se détache très facilement lorsque la température du lit est retombée en dessous de 30 °C.

Voici une vidéo d’exemples de pièces réalisées.

Pièces d’accessoires RC et piano juin 2015

Remarque sur la précision:

J’ai acheté ce kit d’imprimante pour réaliser les 88 pièces d’un piano ancien, ces pièces comportaient une fente de 0.4 mm x 6 mm sur une profondeur de 14 mm (à la fraiseuse CNC la fraise coutait 39 €, combien de fraises pour la réalisation des 88 pièces ?). Lors du montage de l’imprimante, j’ai pris beaucoup de précaution pour que la mécanique soit au mieux. La précision obtenue est de l’ordre de 5/100ème de mm . Cette précision englobe la mécanique et les paramètres du tranchage car ceux-ci ont une influence significative. En particulier l’épaisseur de la tranche, la vitesse d’impression. C’est à chacun de se familiariser avec son imprimante, son extrudeur, la finesse et la précision envisagée pour la pièce. Pour les pièces du piano, les fentes sont très bien réalisées. Un autre exemple, le bouchon d’écrou d’hélice comporte un filetage de 8 mm au pas de 100. Dans OpenSCAD la librairie ne comportait pas ce filetage, c’était 8 au pas de 125, j’ai modifié les  paramètres de la librairie et j’ai obtenu mon filetage sans problème à l’impression, le bouchon se visse très bien.

L’imprimante peut être pilotée soit en autonome avec une carte SD, soit par le PC avec câble USB et le logiciel Repetier. Je n’ai utilisé ce logiciel qu’une seule fois, il est très complet, il intègre le trancheur slic3r et permet de suivre les paramètres de fonctionnement de l’imprimante. Aujourd’hui j’utilise l’imprimante en autonome, peut-être un jour, je serai bloqué sur une réalisation et le logiciel Repetier sera utile, je suis loin certainement de tout connaitre sur l’impression 3D.

Le bilan :

Je ne regrette pas mon achat, l’imprimante correspond bien aux objectifs que je m’étais fixés. Les 88 pièces  du piano ont été réalisées par groupe de 12 en 22 heures, il n’y a pas de surveillance particulière, je fais autre chose pendant ce temps. Ces pièces sont opérationnelles et très solides.

Le choix du kit Hephestos était la bonne solution, l’extrudeur est parfait et fiable, les cartes électroniques sont réglées, les chaines à câbles donne un câblage propre. Un petit reproche, le lit chauffant n’est pas compris dans le kit, il faut donc le commander en plus et remplacer l’alimentation. J’ai engagé le fil PLA dans l’extrudeur pour les essais, depuis j’ai réalisé toutes mes pièces sans y toucher, il reste dans l’extrudeur et çà repart très bien à chaque utilisation.

Au fil des réalisations, des idées de création viennent, la rapidité de modéliser des pièces avec OpenSCAD, la facilité d’utilisation de l’imprimante, font qu’entre l’idée et l’utilisation de la pièce le temps est très court. Lorsque l’on réalise des maquettes, beaucoup d’accessoires peuvent être réalisés à l’échelle, on ne trouve pas ceux-ci dans le commerce.

Le coût de la matière est négligeable pour les petites pièces, 30 € le kg alors lorsque vous faites une pièce de 3 grammes !

Les pièce réalisées par impression 3D sont plus légères de 60% par rapport à des pièces injectée ou réalisée à la CNC, la seule matière en stock est la bobine de 1 kg, le PLA se peint très bien. Un petit ébavurage est nécessaire, c’est le seul inconvénient que je vois.

Conclusion:

Si vous êtes créateur, vous maîtrisez la modélisation, vos besoins sont bien définis, alors investissez dans l’impression 3D. Dans le cas contraire, rapprochez-vous d’associations qui mettent à disposition des ateliers d’impression 3D à des tarifs horaires abordable (exemple à Nantes). Vous trouvez aussi des artisans qui réalisent des pièces à la demande ou à partir de fichiers de modélisation. L’imprimante 3D est-elle vraiment nécessaire ? Je ne répondrais pas, j’ai essayé par ces trois articles et les vidéos de vous éclairer afin que vous puissiez répondre vous même en fonction de vos projets. Je vous souhaite la bonne analyse.

A Bientôt pour la remise en état du piano.

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