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Dimanche, mai 20 2012

L’impression 3D, la « tête » d’impression et Openscad: l’OpenSource à la rescousse

Le tendeur en S dont j’avais évoqué l’idée dans le post précédent est maintenant réalisé. Il fonctionne à merveille :-)

Les pièces du tendeur

 

Tendeur en place

 

J’ai eu ensuite quelques déboires avec les axes X et Y. J’ai finalement réglé mes problèmes en remplaçant tous les paliers par des roulements à billes. En effet, les paliers glissent très bien mais dès que les courroies sont sous tension, les déplacements sont plus durs et ça fini a un moment ou à un autre par coincer provoquant ainsi des mouvements saccadés…

J’ai donc usiné des nouveaux supports pour y insérer des roulements à billes de rollers à la place des paliers.

 

Roulements

Pour les chariots, j’ai remplacé le double palier par une douille à billes prisonnière à l’intérieur du chariot.

Douille à billes

Après ces quelques modifications, tout fonctionne parfaitement ! Pour les déplacements en Y, j’ai fait des premiers tests, j’arrive à une vitesse de 12 000 mm / min. Je ne pense pas pouvoir imprimer à cette vitesse, mais la machine supporte sans problème  une vitesse de déplacement élevée.

 

Reste à réaliser le support de la tête d’impression… Ce n’est pas une mince affaire, la pièce est relativement complexe, et j’ai du mal à la visualiser et surtout à en estimer les mesures exactes. J’arrive à mes limites ;-)

Heureusement, l’ordinateur est là pour nous aider à simuler différents modèles de support. L’idéal pour moi étant de réaliser un modèle 3D qui me servira ensuite à projeter à plat les pièces pour pouvoir ensuite les fraiser.

 

Le premier « truc » qui vous vient à l’idée: SolidWorks ! Oui et bien c’est « très » cher et je ne l’ai pas. Sketchup alors ? Non, il ne tourne pas sous linux ( même avec Wine je n’y arrive pas ). Alors comme toujours on va regarder du côté des solutions opensource. J’en connais 4 que j’utilise régulièrement:

  • LibreCAD: Excellent outil mais qui se limite à la 2D, nous l’utiliserons pour compléter les projections 2D des pièces.
  • HeeksCAD: Pour ce qui est de la conception 3D, il le permet mais j’ai du mal avec son ergonomie…
  • FreeCAD: Très bien, dessin 3D paramétrique, pas trop dur à prendre en main. Mais il a un gros soucis pour le moment. Autant il permet de créer des pièces facilement autant il est très difficile de les assembler dans un modèle 3D complet. A surveiller dans les futures versions, il évolue assez vite.
  • OpenSCAD: Un outil atypique ! Il permet de dessiner des pièces complexes en 3D paramétrique, mais ici, point d’interface graphique, le dessin se fait à l’aide d’un langage de programmation.

 

Espace de travail

 

Mon choix s’est donc porté sur Openscad. Il présente aussi l’avantage de générer des fichiers STL qui seront utiles lors de l’utilisation de l’imprimante 3D. D’où l’intérêt de commencer à le maîtriser dès maintenant.

 

Openscad dispose d’un éditeur intégré mais celui-ci est peu évolué. Si vous voulez plus de convivialité, vous pouvez utiliser un éditeur externe. Pour celà, il faut « cacher » l’éditeur intégré et cocher l’option « Automatic reload and compile »

Option

 

Options

 

Si vous utilisez emacs comme moi, vous pouvez lui dire de traiter les fichier « scad » comme des fichiers C. Ça permet d’avoir une bonne indentation et une coloration syntaxique correcte.

Pour cela, il faut mettre les lignes suivantes dans le fichier « .emacs »

(add-to-list 'auto-mode-alist '("\\.scad$" . c-mode))

 

L’environnement est prêt, on peut commencer à travailler. Pour commencer par des choses simples, modélisons  une douille à bille.

// Linear Ball Bearing
include 
 
$fn=50;
$lbb_inner_diameter=8;
$lbb_outer_diameter=15;
$lbb_length=24;
 
module linear_bearing_15_24()
{
  color(Aluminum) difference()
    {
      cylinder($lbb_length,$lbb_outer_diameter/2,$lbb_outer_diameter/2,center=true);
      cylinder($lbb_length+1,$lbb_inner_diameter/2,$lbb_inner_diameter/2,center=true);
    }
}
 
//For test
linear_bearing_15_24();

Linear ball bearing

C’est très simple, juste la différence entre 2 cylindres ! Là ou c’est génial: on ajuste les variables et hop on change les côtes.

 

Pour continuer, un peu plus compliqué: la tête chauffante. On va la modéliser rapidement pour qu’elle nous serve ensuite de repère pour la construction du support.

 

// HotEnd jhead MK IV
$fn=50;
 
$hotend_resistor_diameter=5;
$hotend_filament_diameter=3;
$hotend_outer_diameter=16;
$hotend_peek_length=50;
 
// Peek element
module peek() {
color(black) difference()
  {
    difference()
      {
	// Peek cylinder
	cylinder($hotend_peek_length,$hotend_outer_diameter/2,$hotend_outer_diameter/2);
	// Hole for filament
	translate([0,0,5]) cylinder($hotend_peek_length,$hotend_filament_diameter/2,$hotend_filament_diameter/2);
      }
 
    // Mount groove
    translate([0,0,$hotend_peek_length-10])
	{
	  difference()
	    {
	      cylinder(5,9,9);
	      cylinder(5,6,6);
	    }
	}
  }
 
}
 
module copper_end()
{
  translate([-5,-6.5,3])
    {
      difference()
	{
	  cube(size = [16,13,8]);
	  translate([12,15,4])
	    {
	      rotate([90,0,0])
		{
		  cylinder(20,$hotend_resistor_diameter/2,$hotend_resistor_diameter/2);
		}
	    }
	}
    }
  difference()
	{
	  cylinder(3,1,4.5);
	  cylinder(3,0.35,3);
	}
  translate([0,0,3])
    {
      difference()
	{
	  cylinder(20,4,4);
	  translate([0,0,1]) cylinder(21,3,3);
	}
    }
}
 
module hotend()
{
  translate([0,0,13])
    {
      peek();
    }
  copper_end();
}
 
// For test
hotend();

 

Hotend

 

Pas mal non ;-)

 

Et pour terminer le support. Grâce à openscad, on peut changer les côtes, déplacer les perçages… pour simuler tout ce qui nous passe par la tête !

Même si ça peut paraître compliqué au premier abord, c’est très agréable à utiliser. Je ne prétends pas maîtriser complètement l’outil, mais je me débrouille.

 

Autre point très intéressant, on peut utiliser des conditions et autres boucles. Ici j’utilise quelques variables qui si elles sont initialisées à 1 modifient le rendu pour me permettre d’obtenir rapidement les projections à plat.

 

// Hotend Mount
 
include ;
include ;
 
$top_length=50;
$top_width=50;
$side_height=50;
$hole_cable_diameter=15;
 
$fromA=0;
$fromB=0;
$fromtop=0;
 
module mount_top()
{
  difference()
    {
	cube(size = [$top_length,$top_width,15]);
	translate([15,15,-2]) cylinder(20,$hotend_outer_diameter/2,$hotend_outer_diameter/2);
    }
}
 
module mount_side_A()
{
  rotate([0,90,0])
    {
      difference()
	{
	  cube(size = [$side_height,$top_length+5,5]);
	  translate([25,40,0])
	    {
	      cylinder(15,$lbb_outer_diameter/2,$lbb_outer_diameter/2, center=true);  
 
	    }
	}
      if ($fromA==0)
	{
	  translate([25,40,5]) linear_bearing_15_24();
	}
    }
}
 
module mount_side_B()
{
  rotate([90,90,0])
    {
      difference()
	{
	  cube(size = [$side_height,$top_length,5]);
	  translate([40,35,0]) cylinder(15,$lbb_outer_diameter/2,$lbb_outer_diameter/2, center=true);
	  translate([30,15,1]) cylinder(10,$hole_cable_diameter/2,$hole_cable_diameter/2, center=true);        
 
	}
       if ($fromB==0)
	 {
      translate([40,35,0]) linear_bearing_15_24();
	 }
    }
}
 
module mount_complete()
{
  if ( $fromA==0 && $fromB==0 )
    {
      mount_top();
    }
 
  if ($fromtop==0 && $fromB==0)
    {
      translate([-5,-5,15]) mount_side_A();
    }
  if ($fromtop==0 && $fromA==0)
    {
      translate([0,0,15]) mount_side_B();
    }
  if ($fromtop==0 && $fromA==0 && $fromB==0)
    {
      color(black) translate([15,15,-48]) #hotend();
    }
}
 
module mount_full()
{
 
  if ($fromtop==0 && $fromA==0 && $fromB==0)
    {
      // rod A
      rotate([0,90,0]) translate([10,35,-50]) cylinder(300,4,4);
      // rod B
      rotate([90,90,0]) translate([25,35,-150]) cylinder(300,4,4);
    }
  //Holes for hotend groove
  difference()
    {
      mount_complete();
      translate([23,-10,7.5]) rotate([-90,0,0]) cylinder(40,2.5,2.5);
      translate([7,-10,7.5]) rotate([-90,0,0]) cylinder(40,2.5,2.5);
    }
}
 
if ( $fromtop==1 )
  {
    projection(cut=false) mount_full();
  }
 
if ( $fromA==1 )
  {
    projection(cut=false) rotate([0,90,0]) mount_full();
  }
 
if ( $fromB==1 )
  {
    projection(cut=false) rotate([90,0,0]) mount_full();
 
  }
if ( $fromtop==0 && $fromA==0 && $fromB==0 )
  {
    mount_full();
  }

 

Hotend mount

 

Si l’on utilise les variables indiquées en haut du fichier, on obtient les projections à plat des 3 faces qui m’intéressent.

Si: $fromA=1;

fromA

Si $fromB=1;

 

FromB

 

Si $fromTop=1;

 

FromTOP

 

Le tout peut être exporté en DXF pour être ensuite utilisé dans LibreCAD puis HeeksCNC pour le fraisage des pièces. Seul petit bémol, les cercles et arcs de cercles sont des successions de segment ce qui n’est pas optimal. On peut facilement les reprendre dans Librecad.

Les différents plans sont regroupés dans un Zip si vous voulez jouer avec openscad.

Si un expert openscad passe par là, il peut nous donner des astuces dans les commentaires, je suis preneur ;-)

La suite sur la fraiseuse…

Mercredi, février 29 2012

Tamponne moi un barbu

Un petit tutoriel vidéo mettant en scène pas mal de logiciels libres pour créer des tampons à l’aide d’une fraiseuse numérique.

 

Avant le tutoriel en vidéo, voici la liste des outils utilisés:

  • Inkscape: Logiciel de dessin vectoriel utilisé ici pour vectoriser un fichier PNG.
  • LibreCad: Logiciel de CAD qui sert juste pour éditer le fichier DXF sortant d’inkscape.
  • F-engrave: L’outil indispensable pour la gravure numérique.
  • EMC: Le logiciel de pilotage de la fraiseuse.

Ne pas oublier le logo de @lagrottedubarbu

 
Le tutoriel en vidéo:

Samedi, janvier 21 2012

Flux de création de fichiers GCODE avec des outils libres

Après le petit tutoriel de ce matin, voici un post qui résume le « flux de production » de mes fichiers GCODE.

  • La base

Tout commence par l’objet indipensable à la prise de mesure: le pied à coulisse.

  • Les matériaux

Une fois l’objet à créer correctement dimensionné, il faut trouver le matériau dans lequel on va le créer. J’utilise principalement des bois et plastiques, les métaux étant (à par pour de la gravure) trop difficiles à fraiser avec mon matériel (il manque un refroidissement liquide ou un moteur de broche avec une faible vitesse et un gros couple).

  • Pour le bois, je prends en général du MDF ou du contreplaqué qui peuvent faire entre 3 et 15 mm.
  • Pour le plastique j’utilise beaucoup le PVC qui a un bon rapport qualité / prix ainsi que du PEHD ( c’est ce qui est utilisé pour les plaques à découper dans votre cuisine ;-)   ou encore du DELRIN (qui est excellent mais cher)

Le choix du matériau est fait, maintenant les logiciels ! Ne soyez pas effrayés, il y en a un certain nombre mais chacun est très performant dans son domaine.

  • Les logiciels de CAO

Pour dessiner des pièces à usiner, celui que j’utilise le plus, c’est LibreCAD. C’est un fork libre du projet QCAD. Avec un peu d’habitude, vous dessinerez en quelques minutes des pièces relativement complexes en 2D. Vous pouvez commencer par regarder le tutoriel d’Andre PASCUAL, il parle de QCAD mais c’est la même chose, à part les icones qui changent, le principe est identique et le tutoriel est excellent.

 

Quand il s’agit de graver des dessins ou du texte, rien de vaut inkscape qui n’est plus à présenter. Il est préférable lorsque vous utilisez inkscape pour créer des fichiers DXF, nécessaires dans la suite du flux de production, d’enregistrer avec le greffon « Better DXF Output ». Pour certains dessins contenant des courbes de bezier ( splines ), je suis obligé d’ouvrir les DXF de LibreCAD avec Inkscape puis de les réenregistrer pour qu’il convertisse tout en polyline. Sinon, j’ai des plantages lors de la génération du GCODE avec HeeksCNC. Un bug qui sera surement corrigé par les développeurs, mais en attendant…

Dans un autre cadre très particulier, celui de la création de circuits imprimés, j’utilise KiCAD, un concurrent du très connu EagleCAD. Avec ce logiciel, je génère des fichiers GERBER qui seront ensuite convertis en GCODE.

  • Les logiciels de création du GCODE

Ici, seulement deux logiciels sont utilisés:

HeeksCAD / HeeksCNC vont permettre de transformer le fichier DXF 2D en un fichier permettant de piloter la machine CNC. On renseigne au logiciel le diamètre de l’outil, son positionnement par rapport à la pièce, la vitesse d’avance… Bien qu’assez jeune, ce logiciel donne de très bon résultats.

 

En dehors des DXF, il y a les fichiers GERBER de Kicad. Là j’utilise pcb2gcode qui est un logiciel en ligne de commande.

 

pcb2gcode --metric --zsafe 2 --zwork -0.06 --offset 0.2 --zchange 25 --mill-feed 100 --mill-speed 5000 --back $back
  •  Pilotage de la CNC

Ici, un seul choix et non des moindres: EMC (LinuxCNC). Il prend en entrée les fichiers gcode et pilote la machine au travers d’un support temps réel du noyau linux. Il est préférable d’ailleurs de lui dédier une ancienne machine.

Et voilà après 2 heures de travail une manette de coinceur pour un voilier. L’originale en rouge est fendue, la nouvelle en DELRIN est très solide :-) et identique à l’originale (les économies de plastique en moins), elle parait plus épaisse mais ce n’est qu’un effet d’optique sur la photo.

 

 

Diagramme du flux de production

 

Si vous connaissez, utilisez d’autres outils, mettez les en commentaire c’est toujours intéressant !

Petit tutoriel vidéo pour utiliser LibreCAD, HeeksCAD et HeeksCNC

Un tout petit tutoriel pour apprendre à créer des fichiers GCODE en 5 minutes avec LibreCAD, HeeksCAD et HeeksCNC.

A voir en 720p / FullScreen sur Youtube.

Dimanche, janvier 15 2012

Quand la fraiseuse se met à jour – Episode 3

Il y a encore quelques détails comme la fixation des capteurs de fin de course de l’axe des X qui ne vont pas. Les capteurs actuels ( de simples inter de fin de courses ) ont été collés à la cyano pour faire vite. Il est maintenant temps de régler ça et de mettre en place une solution plus propre.

J’ai utilisé du PVC noir de 3mm pour fraiser des petits supports pour les nouveaux interrupteurs.

Un petit tour dans LibreCad permet de dessiner rapidement le support.

Ensuite c’est au tour de heekscad pour générer le GCODE. Découpe de 3mm en 3 passes avec une fraise au carbure 1 dent ( CncFraise )

Après quelques minutes, voilà le résultat prêt à être installé.

L’interrupteur en place sur le bloc Z.

Le tout est connecté avec un cable récupéré sur une souris d’ordinateur.

 

En face de l’interrupteur, j’ai placé une petite butée.

L’interrupteur en face de sa butée.

 

Et pour finir, la tête de la fraiseuse est maintenant équipée d’une ventilation pour chasser les copeaux et d’une LED pour bien éclairer la surface.