Comment mettre à niveau votre imprimante 3D Ender-3 et résoudre les problèmes de sécurité
La Creality Ender-3 originale a placé la barre plus haut pour les imprimantes 3D économiques, bien qu'elle soit moins chère que seulement dix rouleaux de filament PLA. Mais des virages ont été clairement coupés pour réaliser cet exploit.
Que vous possédiez l'Ender-3 d'origine, l'Ender-3 Pro ou le nouveau modèle Ender-3 V2, ces imprimantes 3D économiques sont entravées par des compromis sur la conception, l'ingénierie et même quelque chose d'aussi basique que la sécurité.
Poursuivez votre lecture pour découvrir les mises à niveau critiques que vous pouvez effectuer pour éviter les problèmes potentiels allant d'une fiabilité et d'une qualité d'impression médiocres à la prévention des incendies de maison et à l'évitement des agents neurotoxiques mortels.
Mises à niveau Ender-3 pour la santé et la sécurité
Bien que vous puissiez commencer à imprimer avec la gamme Ender-3 dès la sortie de l'emballage, ce n'est pas idéal compte tenu des risques pour la santé et la sécurité associés aux mesures agressives de réduction des coûts de Creality. Un appareil capable de faire fondre du plastique présente un risque d'incendie potentiel. Et ce potentiel est encore plus grand lorsqu'il est fabriqué à moindre coût.
Installer les embouts Bootlace
La carte contrôleur Ender-3 gère la tâche délicate de rediriger l'alimentation du bloc d'alimentation (PSU) de 350 watts vers les composants énergivores tels que le lit chauffant et la buse via des fils qui s'accrochent aux bornes à vis de la carte mère.
Contrairement aux fils de cuivre massif que l'on trouve dans les murs de nos maisons, le câblage de l'imprimante 3D se compose de plusieurs minuscules brins de cuivre pour plus de flexibilité. Le risque de brins parasites court-circuitant les bornes voisines rend difficile l'insertion en toute sécurité de fils torsadés dans les bornes à vis.
Le sertissage des extrémités des fils avec des embouts de lacet est le moyen idéal pour contourner ce problème.
Creality étame plutôt les extrémités de ces fils avec de la soudure. Bien que cela puisse sembler une solution bon marché, la soudure a tendance à se déformer progressivement sous la pression de serrage des bornes à vis. Les fils se desserrent par la suite, ce qui augmente la résistance du conducteur et génère finalement suffisamment de chaleur pour enflammer les matériaux inflammables à proximité.
Couper les extrémités des fils étamés et sertir les embouts de lacets dessus est absolument essentiel pour la sécurité de fonctionnement à long terme de votre Ender-3 :
Connecteurs XT60 d'origine
Les modèles Ender-3 et Pro sont connus pour s'enflammer spontanément à cause des connecteurs XT60 contrefaits, qui agissent comme des déconnexions rapides entre le bloc d'alimentation et le lit chauffant. Le risque d'incendie est attribué à un mauvais contact électrique et à une résistance au feu douteuse du boîtier du connecteur en plastique.
Bien que les connecteurs XT60 d'origine soient relativement peu coûteux, la procédure de remplacement nécessite toujours des compétences de base en soudure.
Abandonnez le tube PTFE d'origine
Une imprimante 3D dépose des couches de plastique en poussant le filament à travers une buse chauffée. Il est difficile de restreindre la chaleur uniquement à la buse et une partie de celle-ci migre invariablement vers le brise-chaleur, qui est un tube métallique transportant un filament froid dans la buse chauffée.
En fait, la fusion prématurée du filament lors du bris de chaleur est l'une des causes les plus courantes d'obstructions et de bourrages.
Toutes les conceptions hot-end intègrent un dissipateur thermique activement refroidi pour atténuer ce problème, mais cela ne suffit pas à lui seul pour éviter les bourrages de filaments.
La solution de Creality consiste à isoler le filament avec un revêtement en PTFE résistant à la chaleur qui passe à travers le bloc chauffant et bute contre la buse. Malheureusement, cela expose également le tube PTFE à des températures supérieures à 500°F (nécessaire pour imprimer des matériaux comme l'ABS).
C'est une mauvaise idée car le PTFE dégage des produits chimiques toxiques mortels pour les oiseaux de compagnie à des températures aussi basses que 395°F. Les propres études de DuPont révèlent que le matériau libère des particules toxiques nocives pour l'homme à 464°F. Chauffez-le davantage et vous êtes exposé à de faibles doses d'agents de guerre chimique, tels que le PFIB et le phosgène de gaz neurotoxique de la Seconde Guerre mondiale.
Tout cela est vrai pour les tubes PTFE qui sont fabriqués selon les spécifications – les tubes PTFE moins chers se dégraderont facilement à des températures encore plus basses.
Les imprimantes 3D coûteuses contournent ce problème avec des assemblages à bout chaud « tout en métal » qui séparent physiquement le tube PTFE du bloc chauffant et de la buse.
Le fluage thermique est encore atténué en rendant le brise-chaleur plus mince, ce qui réduit sa masse thermique pour arrêter la conduction thermique. Cela nécessite également l'utilisation de matériaux coûteux à faible conductivité thermique, tels que l'acier inoxydable et le titane.
Vous devriez idéalement vous en tenir à l'impression PLA si vous ne pouvez pas vous permettre la mise à niveau à chaud entièrement métallique . Cependant, vous pouvez toujours imprimer du PETG en toute sécurité en remplaçant le tube PTFE bon marché par un tube de marque Capricorn.
Il s'agit d'un remplacement pratique, complet avec des additifs qui empêchent la détérioration thermique prématurée. Le tube Capricorn PTFE améliore également la qualité de rétraction grâce à des tolérances plus serrées et à une friction réduite.
Mises à niveau Ender-3 pour la qualité et la fiabilité d'impression
Maintenant que nous sommes certains que votre Ender-3 ne vous tuera pas pendant que vous dormez, passons aux mises à niveau améliorant la qualité d'impression et la fiabilité globale. Bien que les échecs de conception et d'ingénierie de la gamme Ender-3 découlent des mesures agressives de réduction des coûts de Creality, la plupart de ces correctifs sont heureusement imprimables en 3D ou assez bon marché.
Supports de moteur pas à pas à axe Z imprimés en 3D
Un grand nombre d'imprimantes Ender-3 souffrent de supports de moteur pas à pas d'axe Z mal alignés. Cela conduit à des problèmes allant des artefacts de bandes Z visibles dans les impressions 3D à la liaison catastrophique du moteur pas à pas de l'axe Z.
La solution est assez simple et consiste à imprimer en 3D un support de moteur pas à pas réglable approprié pour votre version d'Ender-3. Le type réglable est particulièrement pratique pour contourner les problèmes de désalignement du cadre existants.
Accouplement PTFE
Le tube PTFE transporte non seulement le filament dans la buse chauffée, mais il garantit également qu'il ne fond pas prématurément sur son chemin. Cela rend ces raccords importants, car ils maintiennent fermement le tube PTFE en place et l'empêchent d'être poussé vers l'extérieur lors des mouvements de rétraction.
Les accouplements Ender-3 d'origine ne sont pas très bons dans ce domaine et ont tendance à perdre leur adhérence avec le temps, ce qui conduit à pousser le tube PTFE hors de l'extrémité chaude. Le filament fond avant d'atteindre la buse en l'absence de revêtement en PTFE résistant à la chaleur – et c'est ainsi que vous obtenez des sabots et des bourrages désagréables.
Un couplage PTFE de bonne qualité ne coûte que quelques dollars, mais il permet d'économiser du temps, des efforts et de l'argent associés au bourrage de filament.
Extrudeuse à engrenages à double entraînement
Une imprimante 3D a besoin de deux composants principaux : une buse chauffée pour faire fondre le filament et une extrudeuse pour déplacer avec précision le filament fondu hors (et parfois dans) la buse. L'ensemble extrudeur de stock déplace le filament en le pinçant entre un roulement et un pignon à coupe droite.
Ce dernier écrase malheureusement le filament, les dommages étant exacerbés par des rétractions fréquentes. Pire encore, cette conception d'extrudeuse ne fournit pas suffisamment d'adhérence à l'extrusion car seul le pignon peut activement pousser le filament. Le glissement de l'extrudeur qui s'ensuit entraîne une mauvaise qualité d'impression.
Une extrudeuse à engrenages à double entraînement est une solution relativement peu coûteuse utilisant une paire d'engrenages engrenants pour pousser le filament des deux côtés. Ces pignons ne sont pas à coupe droite comme leurs homologues d'origine, mais sont plutôt taillés pour saisir fermement le filament sans l'écraser.
Le taillage est un processus d'usinage qui coupe les dents en engrenages à un profil semi-circulaire unique, qui se conforme à la forme cylindrique naturelle du filament. Cela garantit une extrusion de filament précise qui fournit des impressions 3D cohérentes et précises.
Ressorts de lit et plaque de construction magnétique flexible
Le rabotage (ou le nivellement) de la surface de construction est absolument essentiel au succès de vos impressions 3D. Il s'agit d'un processus à forte intensité de main-d'œuvre qui peut être facilement annulé en martelant des impressions 3D obstinément collées à la plaque de construction.
Il existe deux manières principales de résoudre ce problème. La première consiste à améliorer les ressorts de lit d'origine avec des ressorts de rechange plus rigides qui préservent mieux l'alignement grâce aux abus susmentionnés.
La solution la plus coûteuse consiste à améliorer la surface de construction du stock en une surface magnétique flexible . L'impression 3D finie collée sur la tôle d'acier à ressort amovible peut ensuite être facilement séparée de la feuille magnétique collée sur le lit.
Pour détacher les impressions, il suffit de plier la plaque flexible, qui peut ensuite être replacée directement sur le lit sans affecter l'alignement.
Accouplements d'arbre d'araignée
La buse de l'Ender-3 se déplace le long de l'axe Z grâce à une vis sans fin de 8 mm contrôlant avec précision le mouvement de haut en bas du portique X qui abrite la buse. La vis mère est alimentée par le moteur pas à pas de l'axe Z, avec un accouplement d'arbre rigide reliant mécaniquement les deux.
La nature rigide de l'accouplement devient rapidement un handicap même avec le moindre désalignement.
Il est pratiquement impossible de trouver une vis sans fin parfaitement droite et dépourvue d'oscillation, un problème qui est encore exacerbé par le support de moteur pas à pas à axe Z imprécis. Ce désalignement se manifeste sous la forme d'artefacts de bandes Z qui affectent pratiquement tous les Ender-3 à l'état sauvage.
Les accouplements à arbre araignée constituent une solution élégante à ce problème.
Contrairement à leurs homologues rigides, les accouplements d'araignée sont composés de trois parties : une moitié supérieure et une moitié inférieure du moyeu, prenant en sandwich l'araignée au milieu. Ce dernier est fabriqué à partir d'un élastomère semi-flexible conçu pour absorber les légères oscillations de la vis-mère et empêcher de légers désalignements d'affecter la qualité d'impression.
Cependant, le plus grand avantage d'un couplage en araignée est sa propension à découpler la vis-mère du moteur pas à pas en cas de crash de la buse. De tels incidents ne sont pas rares et les accouplements en araignée agissent comme une sécurité intégrée protégeant la buse, le lit et les autres composants chauds contre les dommages.
Ces raccords peuvent être réenclenchés sans perte de fonctionnalité suite à des incidents.
N'oubliez pas de rythmer vos mises à niveau
Toutes ces mises à niveau devraient résoudre les principaux problèmes de sécurité, de qualité et de fiabilité affectant la gamme Ender-3. Évitez d'appliquer plus d'une mise à niveau à la fois, ou le dépannage sera un cauchemar lorsque les choses tournent mal.
Nous avons délibérément laissé de côté les modifications coûteuses et compliquées telles que le système de nivellement automatique du lit BLTouch et la mise à niveau du double axe Z. Le recours à ces solutions rapides au départ est préjudiciable à l'acquisition de la compétence essentielle de la numérotation manuelle dans votre imprimante.
Vous pouvez même remplacer la carte contrôleur d'origine par des mises à niveau de rechange riches en fonctionnalités au fur et à mesure que vous approfondissez le trou du lapin d'impression 3D. Cependant, il est assez facile de dépenser plus en mises à niveau que ce que vous avez payé pour l'imprimante elle-même. À ce stade, comme le postule cette ancienne expérience de pensée, est-ce encore un Ender-3 ?