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Double extrusion: E3D Chimera

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par tfabien » Dim Jan 22, 2017 5:10 pm

Bonjour,

J'ouvre un sujet dédié à la conversion en doule extrusion/double tete de mon Hephestos (viewtopic.php?f=14&t=1339)
Le but est de réunir les informations nécéssaires à cette conversion, notamment les contraintes techniques, la configuration software, et les modifications de pièces nécessaires à la conversion

Le choix de la tete: E3D Chimera
La double extrusion, pourquoi faire?
La réponse la plus évidente est: "pour imprimer en deux couleurs"
Avec deux têtes et deux extrudeurs, on peut charger deux filaments de couleurs différentes et imprimer deux couleurs su rune meme couche, c'est le principe fondateur de la double extrusion.

Oui, mais...
Certains constructeurs proposent maintenant des système "double extrudeur / mono tete" permettan d'arriver au meme résultat avec moins de contraintes.
C'est le cas par exemple de la Cyclop chez E3D (http://e3d-online.com/Cyclops)

Tete E3d Chimera:
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Tete E3d Cyclops:
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Alors, pourquoi se compliquer la vie?
Pourquoi alors choisir un système à têtes multiples ? C'est plus dur à régler, nécéssite plus de matériel et présente plus de contraintes d'installation...
La double-tête présente d'autres avantages:
- Pouvoir imprimer deux *matériaux* différents (et pas simplement deux couleurs du meme matériau) grâce à des températures individuelles. Cela permet d’expérimenter avec la solidité des pieces en mélangeant PLA/Fil carbone par exemple, ou bien d'imprimer des matérieux solubles afin d'imprimer des supports faciles à retirer
- Pouvoir avoir à disposition deux buses déjà montées. Meme si on n'utilise qu'une seule tete pour une impression, on a maintenant le choix enrte les deux buses montées sur ces têtes, qui peuvent être différentes. Plus besoin de changer de buse lorsqu'on souhaite changer entre impression standard à la buse de 0.4 et impression fine à la buse de 0.25
- Enfin, mais cela est propre à la gamme E3D, la tete E3D Chimera reste compatible avec le reste de la gamme E3D (cartouches de chauffe Volcano, buses, ...) ce qqui n'est pas le cas de la Cyclop

Conversion à l'extrusion Bowden
Une tete d'impression chargée de deux extrudeur avec leur moteur Nema17 en plus des deux têtes d'impression représentrait un poids bien trop important à déplacer sur l'axe X.
Une première contrainte de la double extrusion est donc de déporter les moteurs d'extrusion ailleurs, et donc d'adopter un système "Bowden"
Vous trouverez pas mal d'info sur les différences entre Direct-drive et Bowden ici: https://pinshape.com/blog/direct-drive- ... der-guide/

J'ai donc acheté/imprimé le matériel nécéssaire à la création de deux extrudeurs bowden:
- 2x kit extrudeur bowden (que je changerai probablement un peu plus tard par qqchose de plus pratique) http://www.banggood.com/fr/MK8-Aluminum ... 17150.html
- 1x moteur pas à pas (on réutilise le moteur existant pour le premier extrudeur) https://boutique.premium-computer.fr/sh ... nema-1-7a/
- 1x engrenage d'entrainement de fil (le meme que celui de l'extrudeur direct drive)
- 1x Tube PTFE http://www.banggood.com/fr/3D-Printer-1 ... 57334.html
- 2x coupleur pneumatique http://www.banggood.com/fr/PC4-M6-Pneum ... ds=myorder
- 2x support d'extrudeur bowden sur cadre Prusa i3 http://www.thingiverse.com/thing:1307776

Image

Pour le moment les bobines sont suspendues au plafond par des fils, mais a terme elles sront portées sur une tige filetée dédiée plus proprement

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Montage de la tête

La tete est montée selon les instructions du wiki E3D, très fournies:
https://wiki.e3d-online.com/wiki/Cyclop ... n_Prusa_i3

Pour ma part, j'ai choisi d'utiliser le support suivant: http://www.thingiverse.com/thing:1255503
Il permet de ne pas avoir à démonter/changer le charriot de l'axe X (le petit charriot présenté dans le wiki s'adapte mal a l'hephestos car la tete se retrouve bcp plus haut) et de continuer de pouvoir utiliser la dragchain de l'Hephestos

Un ventilateur de 40mm recyclé de l'ancienne tete Hephestos est utilisé avec ce support en guise de ventilateur refroidissement de couches: http://www.thingiverse.com/thing:1592962

Image

Le résultat est plutôt propre, pas trop surchargé, meme si il y a sûrement moyen de faire plus compact...
Je cherche actuellement de meilleures options de montage, notament au niveau du système de ventilation, afin de réutiliser le ventilateur radial d'origine, produisant plus de pression d'air
L'idée est de monter le ventilateur au dos du charriot X et d'intégrer la tuyère à ce charriot afin de laisser e la place a l'avant (pour un capteur BLTouch notament)
Le design de la pièce est en cours et les premiers protos en cours d'impression :)
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par Jacques » Dim Jan 22, 2017 5:45 pm

Merci pour ces explications, je vais suivre de près votre montage.

PS : Choisissez "transférer une pièce jointe" plutôt que d'héberger vos images car elles ne seront pas dans notre galerie
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par tfabien » Dim Jan 22, 2017 6:00 pm

Partie électronique: branchement à la RAMPS 1.4

On attaque ici la partie plus difficile de cette conversion.
Si l'ajout d'un extrudeur est relativement simple, de nombreux changements sont en revanche induits par l'ajout d'une deuxieme tête (si vous avez un lit chauffant en tous cas)

Premier obstacle, je n'ai pas réussi a faire fonctionner la procédure sur le firmware Hephestos, je suis donc passé à Marlin 1.1.0-RC8
  • Telecharger Marlin
  • Copier les configurations eamples fournies dans "Marlin\example_configurations\Hephestos" vers "Marlin"
  • Ouvrir le projet dans Arduino IDE
  • Reporter vos paramètres spécifiques si vous en avez (dans mon cas, step_per_mm pour l'axe Z par exemple, car j'utilise des vis sans fin au lieu des tiges filetées)
  • Compiler et envoyer le firmware via USB à l'imprimante

On vérifie d'abord que tout fonctionne a l'identique avant de passer à la suite, cela nous évitera de devoir debugger plusieurs problèmes a la fois...

Ceci fait, on peut passer a l'installation et au branchement de l'extrudeur supplémentaire et de la nouvelle tete
Armez vous de patience, il faut tout re-câbler...

J'en ai profité pour ma part pour refaire au propre tous les terminaux à l'aide de cosses, qui rendent le branchement dans les terminaux plus sûr et plus facile

Le shéma de branchement est le suivant:
Image

L'ajout du second extrudeur est assez simple:
Note: On ne peut pas encore envoyer le firmware car Marlin attend un second "hotend" pour aller avec ce nouvel extrudeur, la compilation risque d'échouer en l'état

Après avoir câblé la première tête comme à l'habitude, on ajoute la seconde
Je recommande fortement de repérer les couples cartouche/thermistance par des petites gaines thermo de couleur à chaque extrémité afin de ne pas se mélanger...
L'ajout de la seconde tête se fait de cette façon:
  • Brancher la cartouche de chauffe de la seconde tête à la place du ventilateur de de couches (en D9)
  • Brancher la thermistance de la seconde tete à l'endroit adéquat, au dessus de celle du lit chauffant
  • Il n'y a pas de modification firmware supplémentaire pour ajouter la secode tete. Marlin détecte un nombre d'extrudeur à 2 et passe automatiquement en configuration "EEB" (Extruder / Extruder / Bed") au lieu de "EFB" (Extruder / Fan / Bed) pour les sorties D10/D9/D8
  • En suivant les instructions du wiki (http://wiki.e3d-online.com/wiki/E3D-v6_Assembly#Marlin), spécifier le nouveau type de thermistance sinon vous aurez une mauvaise valeur remontée
    Code : Tout sélectionner
    #define TEMP_SENSOR_0 5
    #define TEMP_SENSOR_1 5
  • On remonte également les valeurs de température max à 285° (c'est un des avantages des tetes sans PTFE après tout, autant en profiter...)
    Code : Tout sélectionner
    #define HEATER_0_MAXTEMP 285
    #define HEATER_1_MAXTEMP 285
  • Compiler et envoyer le firmware a l'imprimante
  • Vous devriez maintenant avoir 3 températures affichées (deux tetes + le lit) et la possibilité de faire chauffer chaque tete individuellement, vérifiez le bon fonctionnement de chacune et profitez en pour finir de serrer les buses à chaud.

Ceci étant fait, vous devriez pouvoir configurer votre slicer préféré (Cura) pour ajouter la nouvele tete, et vous lancer dans la calibration et les premieres impressions

Pour ma part, je n'ai pas encore pu tester en double extrusion, mais l'impression avec la première tete commence a etre fiabilisée...
Encore qq efforts... :)
Dernière édition par tfabien le Dim Jan 22, 2017 6:39 pm, édité 2 fois.
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par paraglandeur » Dim Jan 22, 2017 6:11 pm

J'avais lu que le problème avec le système Bowden, c'était la très mauvaise gestion du retrait.
Du fait du jeu nécessaire qui existe entre le filament et le tube de guidage, le filament peut "flamber" et du coup suite à un retrait, le filament peut ne pas revenir au même endroit.

En contrepartie, du fait que la masse déplacée est considérable plus faible (il n'y a plus le poids du moteur), les vitesses d'impression peuvent être plus élevées.

Quelqu'un a t'il un avis issu de l'expérience ?


En tous cas, bravo pour t'être lancé dans cette modification qui est loin d'être évidente
Et un énorme merci de partager tout cela.
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par tfabien » Dim Jan 22, 2017 6:30 pm

Partie électronique: branchement des ventilateurs

Les plus attentifs auront remarqué que nous avons perdu un ventilateur dans l'opération: le ventilateur de refroidissement des couches à l'impression n'est plus branché, remplacé par la cartouche de la seconde tete.
On pourrait le brancher sur l'entre de l'alimentation de la RAMPS, mais on perd alors le contrôle de ce ventilateur, il tourne en permanence, ce qui risque de poser problème pour l'adhérence de la première couche

Pour palier à cela, il va falloir trouver une sortie ailleurs sur l'arduino...
Dans le cas de la RAMPS, les sorties sont limitées, mais une solution éxiste, le "RRD Fan Extender"
https://protype3d.fr/381-rrd-fan-ramps-14.html
Image

Il s'agit d'un petit module venant se brancher sur la pise "Servo 1" de la RAMPS et permettant (théoriquement) de contrôler 2 ventilateurs
Le branchemet s'effectue selon le schéma suivant:
Image

Pour ramener le 12V sur le RRD, vous aurez besoin de souder deux petits pins type "connecteur de servo" sur le 12V auxiliaire de la ramps, ainsi que d'un petit cable femelle/femelle pour relier l'un a l'autre.

Attention: le module dépasse sur le coté, a l'emplacement ou se trouve la ramps sur l'Hephestos, il se fera arracher par le moteur axe X lorsque vous abaisserez l'axe Z, il faut donc relocaliser le module RAMPS ailleurs, par exemple dans un boitier indépendant, pour laisser le passage libre...

Le ventilateur de 30mm sur le radiateur de la tete sera branché à gauche, le ventilateur destiné a refroidir les couches lors de l'impression à droite
Une fois le branchement fait, je vous recommande fortement d'effectuer un test afin de vérifier le bon fonctionnement:
  • Créer un nouveau projet dans arduino IDE
  • Y coller le code suivant
    Code : Tout sélectionner
    void setup() {
      // put your setup code here, to run once:
    pinMode(11, OUTPUT);
    pinMode(6, OUTPUT);
    }

    void loop() {
      // put your main code here, to run repeatedly:
    digitalWrite(11, HIGH); 
    //digitalWrite(6, LOW);
    delay(5000);               
    digitalWrite(11, LOW);
    //digitalWrite(6, HIGH);   
    delay(5000); 
    }
  • Compiler et uploader
  • Les deux ventilateurs devraient tourner 5s chacun alternativement, si ce n'est pas le cas, revoyez vos branchements...

Maintenant on peut modifier Marlin pour lui indiquer le rôle et la sortie attribuée à ces nouveaux ventilateurs:
  • Ouvrir le projet marlin dans Arduino IDE
  • On définit que le ventilateur du radiateur de la tete démarre automatiquement lorsque l'une des tetes dépasse 50°
    Modifier les lignes suivantes dans Configuration_adv.h
    Code : Tout sélectionner
    #define E0_AUTO_FAN_PIN -1
    #define E1_AUTO_FAN_PIN -1
  • On *ajoute* une ligne en fin de fichier afin de "déplacer" le ventilateur de couches de la sortie D9 vers la seconde sortie du RRD
    Code : Tout sélectionner
    #define FAN_PIN 11
  • Compiler, uploader, tester

Avec cette configuration a récupère donc le contrôle du ventilateur de couches... théoriquement en tous cas
J'ai expérimenté avec cette config qq problèmes lorsque j'utilisais une valeurs différente de 0% ou 100% pour un ventilateur contrôlé par le RRD
Si une telle valeur (50 ou 80% par exemple) est utilisée, l'arduino se met à ramer, et les moteurs donnent de forts a-coups et se mettent à chauffer...
Il y a donc probablement un souci matériel avec ce module, meme si il reste utilisable en l'état (mais uniquement en on/off)

Nous avons passé un certain temps à en discuter avec Jacques qui m'a proposé qq pistes, je vais étudier cela de plus près...
Je pense tout de même à terme passer sur une carte contrôleur offrant plsu d'entrées/sorties, type RAMBO ou MKS Sbase, cela sera probablement plus simple, au prix d'un budget bien plus élevé c'est vrai...
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par tfabien » Dim Jan 22, 2017 6:37 pm

Sujet : Double extrusion: E3D Chimera

Jacques a écrit:Merci pour ces explications, je vais suivre de près votre montage.

PS : Choisissez "transférer une pièce jointe" plutôt que d'héberger vos images car elles ne seront pas dans notre galerie


A suivre dans les semaines à venir, j'essaye deja de boucler la partie hardware simple tête (charriot, ventilateurs, ...) avant de me lancer dans les problématiques de double tete (calibration, décalages...) :)

Bien noté pour les images, c'est juste une vieille habitude :)

Sujet : Double extrusion: E3D Chimera

paraglandeur a écrit:J'avais lu que le problème avec le système Bowden, c'était la très mauvaise gestion du retrait.
Du fait du jeu nécessaire qui existe entre le filament et le tube de guidage, le filament peut "flamber" et du coup suite à un retrait, le filament peut ne pas revenir au même endroit.

En contrepartie, du fait que la masse déplacée est considérable plus faible (il n'y a plus le poids du moteur), les vitesses d'impression peuvent être plus élevées.

Quelqu'un a t'il un avis issu de l'expérience ?


En tous cas, bravo pour t'être lancé dans cette modification qui est loin d'être évidente
Et un énorme merci de partager tout cela.


En simple tete pour le moment je n'ai pas énormément de problemes de retract, voir meme moins qu'avec la tete hephestos auparavant (suite a qq modifs de firmware j'avais des phénomènes de "stringing" assez importants)

L'important est de bien mettre en pré-tension le tube PTFE dans la tete (en soulevant le petit clip noir après avoir bien poussé le tube) afin d'éviter le jeu au maximum

J'ai encore qq soucis sur la netteté des arrêtes probablement liés aux paramètres par défaut de la nouvelle version de Marlin plutôt qu'au Bowden, cela demande à être ajusté dans les semaine à venir...
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par tfabien » Mer Jan 25, 2017 12:54 am

Premier montage du charriot X avec ventilation intégrée...
Il s'agit de ce modèle initial que j'ai entièrement redéssiné et modifié pour y ajouter le support de la chaine hephestos, et le conduit de ventilation
https://www.thingiverse.com/thing:833722

Je pensais pouvoir m'en passer mais j'ai finalement dû utiliser la petite cale pour éloigner les tetes du charriot, mon modele 3d de la chimera doit etre faux :/

Le système devient bien plus compact, ce qui est toujours plus agréable à l'oeil, plus de pieces inutiles ni d'empilements de composants les uns sur les autres

Petit avantage du montage du radiateur par les vis arreire: on accede maintenant aux petits clips noirs maintenant les tubes ptfe, ce qui permet de bien les mettre en tension sans avoir a tout démonter

Niveau soufflerie, le flux d'air n'a vraiment rien a voir avec le petit ventilateur de 40mm qui ne produisait aucune pression, on sent un souffle franc, voir meme un peu trop franc à 100% (on sent le flux d'air a l'autre extremité du plateau...), et c'est là je pense que le défaut du RRD va devenir handicapant car je ne peux pas réduire :/

Le support du switch fin de course de l'axe Z devra être remplacé par un support plus court car la tete se trouve maintenant 3-4cm au dessus du plateau au minimum du reglage actuel

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Je finis d'ajuster qq détails afin de permettre une insertion plus facile des roulement et une impression sans support, puis je publierai le fichier si jamais cela peut intéresser de futurs propriétaires...
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par Jacques » Mer Jan 25, 2017 1:27 am

Sacré travail, j'attends les impressions avec impatience.
Il sera important aussi de prendre en considération la fiabilité technique de l'ensemble.
Je ne parle pas des éventuelles pannes composants mais de la fiabilité de l'extrusion et de sa constance dans le temps.
Avec l'expérience nous arrivons à une fiabilité d'impression proche de 100%
Un objectif ambitieux qui passe par des tests, des mises au point, beaucoup de patience et un résultat final.
Bon courage, c'est ce genre d'expérience qui fait progresser la communauté par son succès et même son échec, on apprend toujours de ses erreurs.
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