| Auteur | Anthony |
|---|---|
| Catégories | Électronique, Énergie, Projet de Groupe |
Dans le cadre du Projet Plastique du Hatlab, un atelier est mis en place pour construire une extrudeuse de filament plastique à partir de granulés ou de plastique recyclé broyé.
Licence : Mot(s)-clé(s) : Plastique, Extrusion, Filament, En-Cours, Projet-De-Groupe
La page suivante présente différents modèles d'extrudeuse à filaments à construire ou à acheter :
Pour l'atelier, on peut viser l'un des trois premiers modèles de la liste :
Tutorial du premier modèle :
Si on veut aller plus loin par la suite, on pourra s'inspirer de modèles commerciaux au design plus professionnel comme le Noztek :
Tube, Brides, Foret, Element de Chauffe, Support, Moteur, Couplage, Bouchon, Equerres, Boulons, Corps de Chauffe, Controleur PID avec sonde type K, Relai, Butée à bille,
Moteur d'Essuie Glace de Clio
Axel a amené son moteur d'essuie-glace. On l'a testé et démonté. Il était très coupleux mais un peu fatigué.
L'essuie glace arrière à une connectique simple: un câble bleu, un câble blanc et un câble jaune-vert. Câble blanc: le - Câble bleu: le +12V Cable jaune-vert: signal pour démarrer le moteur. A l'intérieur du carter en sortie de moteur un petit mécanisme transforme un mouvement de rotation en mouvement de rotation va et vient. Il faudra le retirer partiellement pour garder un mouvement de rotation continue.
Moteur de Lève Vitre et Essuie Glace Arrière DS3
Marie-Estelle a amené un moteur de lève vitre et un moteur d'essuie-glace arrière démonté sur une épave de DS3 Crossback.
Le lève vitre a l'avantage d'avoir un arbre de sortie qui tourne sans fin à la demande sans besoin de modification. Par contre la connectique était complexe (5 fils). En connectant un source d'électricité 12V nous n'avons pas réussi à faire fonctionner le moteur. Nous avons ouvert l'arrière de la connectique et découvert un circuit imprimé qui commandait le moteur.
Axel a court circuité ce circuit imprimé et soudé deux fils juste en amont des 2 contacts en entrée du moteur. Sa fonctionne ! Si on met le +12V sur un fil et la masse sur l'autre le moteur tourne dans un sens. Si on inverse, il tourne dans l'autre sens. En pièce jointe, une photo du moteur modifié.
Ces deux moteurs semblent moins puissants qu'un moteur d'essai glace avant mais peuvent être utilisés pour commencer.
Une butée à bille doit être positionnée sur la tige du forêt au niveau du col pour bloquer le recul de la vis sans créer de frottement.
La tige de notre forêt a un diamètre de 12,5 mm et un peu moins de 16mm au niveau du col. On peut chercher du 12 (à limer), du 12,5 mm (ajusté), du 13 mm (adapté) ou plus grand 14 ou 15 mm (large).
Remarque : dans la liste des pièces pour le modèle Lyman 2 il est fait référence à une butée à bille de diamètre inférieur donc on peut s'interroger sur la dimension de la tige de notre forêt.
En fait, la dimension des tiges n'est pas standard elle dépend du type d'embout utilisé par le forêt (SDS, hexagonal avec diamètre variable). Si on ne trouve pas de modèle de butée adapté. On pourrait devoir changer de forêt, usiner la tige ou ajouter un tube entre la tige et le roulement.
En cherchant des infos sur les “butées à bille” ou “thrurst bearing” sur internet on tombe sur les modèles suivants :
Plus anecdotiquement, on trouve également au rayon serrurerie :
L'idee est de faire un petit four thermostate en bout de tube (ou le long si besoin).
Classiquement on entoure le tube avec un corps de chauffe (alu, cuivre, laiton) en contact avec l'élément chauffant (collier, cartouche) et le thermostat (sonde de type K). Le tout est recouvert d'un isolant thermique (laine de roche, silicate de calcium) pour eviter de perdre la chaleur.
Pour préparer la séance de l'atelier on peut récupérer des tubes, plaques ou morceaux d'aluminium, cuivre ou laiton. Idem pour les tissus isolants type laine de roche, les scotchs isolants type capton ou autre mastics refractaires.
Antoine a évoqué la possibilité d'utiliser un rouleau de papier aluminium pour faire le corps de chauffe. Après réflexion ça pourrait peut-être marcher (voir le par exemple le “japanese foil ball challenge”).
Plusieurs types d'éléments chauffants sont utilisables a priori :
Le plus utilisé pour l'extrusion de plastique est le collier de chauffe qui se fixe directement sur le tube ou sur un cylindre servant de corps de chauffe. Certains projets reprap utilisent des cartouches ou des plaques de chauffe.
Les colliers de chauffe existent en inox, laiton ou mica. Il est plus facile de trouver des colliers de 42×50 à 200W que des colliers plus petits (25, 30 ou 35 mm). Les colliers plus petits sont généralement moins puissants 30mm ⇒120W par exemple. Le colliers laiton semble le modèle le plus “passe partout” en terme de puissance et de solidité.
Les cartouches existent dans différents voltages et puissance et sont faciles à trouver sur les sites de vente par correspondance. On en trouve en 12V ou en 220V allant de 40W à 400W.
Les plaques PTC sont également peu chères et faciles à trouver et à utiliser. Elles sont calibrées pour une température maximale (200°C, 230°C) qu'elles ne peuvent pas dépasser( la résistance diminue). C'est une sécurité. Les plaques standard ont une longueur de 70 mm et une puissance de 40W.
Il nous manque encore des pièces importantes pour finaliser la machine mais on a réuni pas mal de choses à ce stade en mode achat, récup ou bricolage.
Pièces à commander cette semaine pour compléter le package :
En attendant de recevoir les pièces manquantes, on peut commencer à se faire une idée de la machine finale en rassemblant les pièces détachées sur la table.
Programme de la semaine prochaine :
Notre premier moteur est un moteur d'essuie glace. Le système d'axe est excentré et prévu pour un mouvement oscillatoire. Pour pouvoir s'en servir il faut le “hacker” et “l'adapter” à notre besoin.
Le moteur a une roue dentée avec un axe au centre et un trou excentré. Le cache sert de piste de glissement. Sa forme circulaire permet de loger un adaptateur cylindrique en se servant de la roue comme support. Un perçage du capot permet de faire passer un axe couplage et de voir à travers.
Spécification et modélisation de l'adaptateur :
Après réflexion, ce modèle demande d'être amélioré sur plusieurs points :
Idées :
Proposition 1 (tout en un) :
Proposition 2 (modulaire) :
Le deuxième moteur est un moteur de lève vitre. Plus petit, il semble un peu plus adapté. Après un “hack” de la connectique, il reste à créer un adaptateur direct sur la roue dentée ou sur le cylindre noir fileté (où était enroulé le cable du lève vitre) de type bouchon.
Opération effectuées en séance et post-séance :
Remarques :
Les différents modèles sont exportés en STL et découpés avec Cura. Il reste à les imprimer en 3D et à les tester pour voir ce que ça donne.
Tout le matériel est arrivé. En attendant la réouverture du Sunlab, on peut réfléchir au cablage des différents éléments.
Liste de matériel disponible dans le désordre :
Amélioration possible : l'utilisation d'une prise d'alimentation avec interrupteur et fusible de type IEC320-C14 permettrait de standardiser le branchement de la machine.
Proposition d'un cablage en 12 V avec pilotage et contrôle par Arduino 5V.
Le montage est extrait du tutorial “Temperature PID controller - Arduino” de electronoobs.com.
Dans un premier temps, on peut ignorer le “rotary encoder” et fixer la température cible comme une variable du programme à la compilation ou via le port série du PC. On peut aussi utiliser un potentiomètre ou des boutons [-][+] et [–][++] pour fixer manuellement la température.
Composants électroniques à récupérer en plus pour l'atelier :
A vérifier et valider ensemble avant montage.
Pour faire passer les granulés, il faut découper une fenêtre dans le tube d'acier. Jean Michel nous a rejoint durant la réunion virtuelle du lundi soir, il se propose de mettre ses talents à contribution. Rendez vous pris le lendemain dans son garage avec les distances de sécurité pour un séance “meulage”…
Objectif : faire un trou rectangulaire dans un tube acier de 15/21 de 20 cm. La fenêtre doit faire entre 4 cm et 5 cm de long, à 2 cm de bord et s'arrêter au dessus de la ligne médiane en hauteur.
Outils utilisés : meuleuse d'angle avec disque métal et mini-meuleuse avec petite scie métal.
La meuleuse d'angle est fixée à l'établi, on trace au stylo puis on marque au scotch la fenêtre à découper, on s'équipe avec gants et lunettes et c'est parti.
Jean-Michel grignotte le tube tranquillement en faisant des aller-retours. On vérifie la profondeur puis on continue jusqu`au scotch. Le travail se termine à la mini meuleuse. Test avec la mèche en place : c'est nickel !
Merci Jean-Michel pour ce super boulot et pour les cerises.
Les thermocouples livrés avec le PID sont de type K avec un pas de vis de 6 mm (M6) pour un longueur de 10 mm. Le pas de vis n'est pas au standard métrique usuel.
Plusieurs questions se posent :
Selon la machine, le capteur est positionné en amont, en aval ou au milieu du corps de chauffe.
Première idée
Avec un seul collier de chauffe, le positionnement en aval au plus près du nez semble le plus simple à mettre en œuvre.
En ce qui concerne la fixation, on peut percer le tube pour immerger la tête du capteur dans le métal. Pour augmenter artificiellement l'épaisseur il faudrait ajouter une couronne de tube épais en laiton en plus.
En ce qui concerne le filetage, on peut essayer de refaire un filetage en forçant la vis dans un trou de diamètre juste intérieur à 6 mm. Si besoin ajuster le diamètre au plus près à la perceuse avant vissage.
Deuxième idée
En s'inpirant du Noztek pro, faire passer le capteur de température au milieu du collier :
NB. Ce n'est pas très différent de la première idée sauf que le système est compact et intégré.
Troisième idée
Utiliser une thermistance d'imprimante 3D sans embout, et l'enfiler sous le collier de chauffe directement. Ce montage est celui préconisé dans la machine DIY ou Lyman/
A vérifier : compatibilité le thermistance de tête d'imprimante (100k) avec le PID REX-C100 et calibration de la température.
L'utilisation des cartouches de chauffe et de moteurs en 12V nous a fait découvrir un composant très utile pour nos montages : le MOFSET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)
Quelques références (voir les datasheet en image) :
Modules intégrés pour les makers :
Questions :
Premier essai de cablage12V des composants (MOFSET IRFZ44N et Transistor S8050)
Transistor s8050
Philippe Gros nous indique qu'on peut utiliser n'importe quel transistor du même type dont le 2N2222 que l'on trouve dans les kits Arduino (après vérification, il y a même du s8050 dans un de mes kits).
Caractéristiques comparées :
Branchement des composants
Il suffit de suivre les schémas de “pinout”.
Composant de puissance à piloter
Plutot que d'utiliser une cartouche, une ampoule de feux de voiture prêtée par Daniel 12V devrait faire l'affaire mais il faut bien la brancher et ne pas la griller ! On tombe par hasard sur un moteur d'imprimante DC déjà cablé. Super, c'est encore plus simple !
Alimentation
Connecteurs
Pour brancher le moteur et la batterie sur la breadboard il faut avoir des pins de type Dupont. Faute de mieux on peut utiliser une solution de bricoleur : demi-cable arduino dupont, fils dénudés et torsadés + ajout d'une gaine thermo-rectractable. This is it !
Montage
Tous les composants sont prêts, ce n'est pas très compliqué. Une breadboard, un arduino, une résistance 10k, quelques fils. Le moteur torune en continu.
Programme BlinkD3 téléchargé, D3 output digital HIGH ou LOW… L'effet escompté est là, le moteur tourne et stoppe toutes les 2 secondes. On y est !
En suivant les conseils d'Axel, on avait besoin d'une boite pour mettre à l'abri le montage et les dérivations avant de nous lancer.
Un petit saut chez Emmaus le lendemain et nous voilà en possession d'une super boite avec “norme CE” et “haute température” ! Que du bonheur. Avec une feuille de papier autocollant on positionne les emplacements des interrupteurs et du PID. Cyril et Alain se chargent du percage et Axel du cablage et des tests de continuité.
Tout semble OK, Cyril enfile les gants en aramide pour tenir le tube et on lance le test, tranquillement d'abord (40°C) puis un peu plus chaud ensuite(80°C).
Avec le thermomètre IR de Michel, on peut suivre la température du nez. On observe que ça monte doucement contrairement à ce qu'on avait avec le collier à l'air libre. Sinon tout à l'air bon, la température du nez donnée par le thermomètre IR suit celle du PID, 45, 50, 65, … Le PID commence à couper, puis donne des impulsions brèves. La température de 80°C est atteinte en 3 minutes et on laisse quelques minutes en l'état.
On coupe le Heater avec l'interrupteur pour refroidir le système. A notre grande surprise, la température reste à 80°C durant 5 minutes puis descend doucement, 79, 77, 75, 70, … 5 minutes plus tard on est encore à 50°C. On verra ce que ça donne à l'usage mais on a une grosse inertie thermique !
Ce samedi, séance spéciale au Sunlab. Participants : Cyril et Anthony.
Usinage des pièces manquantes :
Assemblage :
Fixation du coupleur moteur :
NB. A prévoir : bouton switch (1,0,-1) pour pouvoir faire marche avant / arrêt et marche arrière sans débrancher le moteur !
Dans le sens normal, la rotation du moteur se fait en sens opposé au vissage du coupleur. Par conséquent, il se dévisse. C'est logique !
Première idée : ajouter du scotch teflon et visser le coupleur en force. Petit essai pour voir mais c'est trop dur d'ajuster l'épaisseur et d'assurer un vissage correct, ça boudine. Logique vu que la visserie n'est pas conique contrairement à la plomberie. De toute manière ça resterait dévissable à fort couple.
Deuxième Idée : ajouter un point de colle sur le filetage. Problème : pas de colle glue dans les tiroirs du Sunlab. Chance, on a une quincaillerie au coin de la rue. Vendeur super sympa avec du matériel et de bons conseils. On prend un tube de glue liquide (Colle Maxi-Glue SADER). Essai sur un ensemble boulon-écrou acier. La prise n'est pas immédiate mais après quelques aller-retour et séchage, ça se bloque, ça semble costaud. On y croit ! Application de la colle sur l'axe moteur avec l'adaptateur laiton. Ajout d'une rondelle en bout d'axe pour faciliter le démontage si besoin. Le filetage est plus long donc il ne faut pas trainer, vissage terminé, la colle prend, ça semble bien bloqué. A tester.
La machine est assemblée, c'est le moment de vérifier que le système de transport fonctionne en faisant un démarrage à froid. On démonte le bout du nez, on ajoute quelques granulés de PE-LD dans l'entonnoir et on essaie de faire avancer ça à la main. Ca avance un peu mais ça coince rapidement. Difficile de faire tourner la vis à la main.
Avec une clé à cliquet on a plus de couple et on peut forcer. On arrive un peu à décoincer quelques granulés par un mouvement d'avant en arrière mais c'est pas gagné ! Voyons ce que ça donne avec un moteur ….
Accouplement avec le moteur. Côté adaptateur on a bien fait les choses, c'est facile de brancher le moteur. Ca bouge un peu puis ça bloque et le coupleur se dévisse ! Le point de colle était sans doute un peu léger mais on voit surtout qu'il faut assurer que tous les éléments sont costauds parce que ça va forcer !
Conclusion :
La machine est quasi terminée mais le transport de granulés n'est pas encore fonctionnel et le couplage axe moteur ne tient pas.
Solutions possibles :
Pour sa première visite et participation au projet, Arnaud Koscianski a contribué avec Anthony au diagnostic du problème de transport de granulés qui nous bloque actuellement.
Pour tester spécifiquement cette partie sans risquer de casser le reste, on démonte le nez et le corps de chauffe. On se retrouve donc avec le tube, l'entonnoir et la mèche avec un embout de 12 mm.
Comme moteur d'entrainement, on est parti sur la perceuse sans fil en vitesse 1 et couple maximal. Avantage : on peut régler manuellement le sens de rotation et la vitesse avec le bouton et la gâchette et sentir quand ça bloque. Après quelques essais au salon, on est passé dans l'atelier bois pour mieux comprendre le problème.
Bilan des essais au salon :
Bilan des essais dans l'atelier bois :
Bilan de la soirée :
Huile de coude et idées requises pour débloquer ce point !
Suite à nos tests, le problème de transport de granulés froids et la difficulté à maintenir le hopper en plastique nous dit qu'un entonnoir en metal, ce serait quand même mieux.
Reste à trouver le bon modèle et à lancer la construction. Ci contre quelques images récupérées sur internet pour d'inspirer.
Quelques options à retenir en terme pratique : - Pouvoir visser le hopper sur un support fixé à la planche sous le tube - Pouvoir fixer par serrage le hopper autour du tube - Les plaques sont généralement soudées entre elles