Enrouleur automatique de filament d’imprimante 3D

Niveau de difficulté

Très difficile à réaliser

D’ordinaire, je me consacre à des projets d’envergure modérée, mais celui-ci sort du lot. Il s’agit d’un enrouleur de filament pour imprimante 3D, suivi de deux tutoriels dédiés à cet appareil, prévus pour les prochains mois.

Sa réalisation est loin d’être banale, mais si vous maîtrisez bien la programmation C++ et les connexions électroniques, alors ce défi est fait pour vous ! Le programme que j’ai développé n’est pas encore optimal, mais il n’en demeure pas moins performant.

Matériels

Autres Pièces :

2 résistances de 10K

5 Vis M3 8mm à tête fraisée     Aliexpress : https://s.click.aliexpress.com/e/_DEzqxuh

4 Vis M3 12mm à tête fraisée     Aliexpress : https://s.click.aliexpress.com/e/_Dnc2Xxf

4 Vis M3 25mm à tête fraisée     Aliexpress : https://s.click.aliexpress.com/e/_DdU9HD7

9 Vis M3.5 x 12mm vis à tête ronde    Aliexpress : https://s.click.aliexpress.com/e/_DdSpWpR

1 Vis M3.5 x 12mm vis à tête ronde    Aliexpress : https://s.click.aliexpress.com/e/_DCLrDrJ

2 Vis M2 8mm    Aliexpress : https://s.click.aliexpress.com/e/_DCJZapr

Les fils utilisés sont en silicone de type AWG26

Pour votre information

N’hésitez pas à cliquer sur n’importe quelle image pour la voir en grand format. Cela vous permettra de mieux observer les détails et de mieux comprendre les étapes décrites.

Programmation

À imprimer

Schéma électronique

Assemblage de l’enrouleur de filament

Matériel:

• Circuit imprimé troué
• Couteau Olfa ou similaire
• Règle graduée
• Crayon ou stylo
• Pince coupante (optionnel)

Étapes:

1. Mesure et marquage:

   • Mesurez et marquez les dimensions de 55mm x 80mm sur le circuit imprimé à l’aide d’une règle graduée et d’un crayon ou stylo.
   • Tracez des lignes droites et précises reliant les points marqués pour délimiter la zone à découper.

2. Découpe:

   • Placez le circuit imprimé sur une surface plane et stable.
   • Incisez le long des lignes tracées à l’aide du couteau Olfa en effectuant des passages multiples pour une meilleure précision.
   • Appliquez une pression ferme et constante pour garantir une coupe nette.
   • Astuce: Pour des coupes plus droites, utilisez un guide en métal ou une règle épaisse comme support le long de la ligne de coupe.

3. Séparation:

   • Une fois les incisions réalisées, appliquez une légère pression sur les bords opposés de la zone découpée pour la séparer du circuit principal.
   • Si nécessaire, utilisez une pince coupante pour finaliser la séparation en cas de difficulté.

4. Finition:

   • Ébavurez les bords coupés du circuit imprimé à l’aide d’une lime fine ou de papier de verre pour éliminer les irrégularités et les arêtes vives.
   • Assurez-vous que les dimensions finales correspondent à 55mm x 80mm pour une compatibilité optimale avec la carte Mega 2560.

Matériel:

• Barrette de 40 broches mâle (type IDC)
• Pince coupante
• Support de broches pour Mega 2560 (déjà incorporé avec la carte)
• Circuit imprimé découpé à 55mm x 80mm (voir étape précédente)
• Fer à souder
• Étain
• Pince à épiler (optionnel)

Étapes:

1. Préparation des broches:

   • Détacher le nombre de broches nécessaire de la barrette de 40 broches à l’aide d’une pince coupante.
   • Assurez-vous d’une coupe nette et perpendiculaire pour une insertion optimale dans le support.

2. Insertion des broches:

   • Insérez les broches dans le support situé autour du Mega 2560 en respectant l’alignement et l’orientation des broches.
   • Assurez-vous que chaque broche est bien enfoncée et fixée dans le support.
   • Vérification: Assurez-vous que les broches sont bien alignées et qu’elles ne sont pas tordues.

3. Fixation du circuit imprimé:

   • Placez le circuit imprimé découpé sur les broches insérées dans le support du Mega 2560.
   • Assurez-vous que les broches correspondent aux trous du circuit imprimé et que l’alignement est correct.

4. Soudure des broches:

   • Préchauffez le fer à souder à la température adéquate (environ 350°C).
   • Appliquez une petite quantité de soudure sur chaque broche, en veillant à créer un joint solide entre la broche et le circuit imprimé.
   • Technique: Utilisez une technique de soudure propre et précise pour éviter les ponts de soudure dans les autres trous.
   • Astuce: Pour une meilleure soudure, utilisez de la pâte à souder et un flux de soudure.

5. Retrait du circuit imprimé:

   • Une fois toutes les broches soudées, retirez-le délicatement du support du Mega 2560.
   • Précaution: Manipulez le circuit imprimé avec soin pour éviter de courber les broches.

Remarques:

• Veillez à utiliser des broches compatibles avec le support du Mega 2560 et le circuit imprimé.
• La quantité de soudure doit être suffisante pour créer un joint solide sans être excessive.

Conseils:

• Pour une meilleure précision et une soudure plus facile, utilisez un support de circuit imprimé et une loupe.

Matériel:

• Barrette de 40 broches femelle (type IDC) de 2,54 mm
• Pince coupante
• 2 drivers TMC2208
• Circuit imprimé découpé (voir étape précédente)
• Fer à souder
• Étain
• Pince à épiler (optionnel)
• Connecteurs JST (optionnel)
• Fils électriques

Étapes:

1. Préparation des broches:

   • Couper quatre segments de 20mm de la barrette de 40 broches femelle, pour un total de 8 broches par segment.
   • Assurez-vous d’une coupe nette et perpendiculaire pour une insertion optimale dans les drivers TMC2208.

2. Installation des broches sur les drivers:

   • Insérez les broches dans les connecteurs des drivers TMC2208 en respectant l’alignement et l’orientation des broches.
   • Assurez-vous que chaque broche est bien enfoncée et fixée dans le connecteur.

3. Soudure des broches sur le circuit imprimé:

   • Placez les drivers TMC2208 sur le circuit imprimé en veillant à l’alignement des broches avec les trous du circuit imprimé.
   • Soudez chaque broche sur le circuit imprimé en utilisant une technique de soudure propre et précise.
   • Astuce: Utilisez de la pâte à souder et un flux de soudure pour une meilleure soudure.

4. Soudure des connecteurs JST (optionnel):

   • Si vous utilisez des connecteurs JST, soudez-les sur le circuit imprimé en respectant le schéma de câblage de votre choix.
   • Assurez-vous que les connexions sont solides et fiables.

5. Soudure des composants électroniques:

   • Placez et soudez les autres composants électroniques sur le circuit imprimé selon vos besoins et le schéma de montage.
   • Précautions: Prenez soin de ne pas endommager les composants électroniques lors de la soudure.

Remarques:

• La quantité de soudure doit être suffisante pour créer un joint solide sans être excessive.
• Nettoyez les résidus de soudure à l’aide d’un chiffon imbibé d’alcool isopropylique.

Conseils:

• Pour une meilleure précision et une soudure plus facile, utilisez un support de circuit imprimé et une loupe.

Informations complémentaires:

• Le choix des composants électroniques et des connecteurs dépend de votre application et de vos besoins spécifiques.

Matériel:

• Ventilateur
• 3 potentiomètres 10kΩ
• Écran SSD1306
• 4 vis et écrous M2 10mm
• Interrupteur
• Connecteur DC (entrée 12 volts)
• Bouton poussoir « Start »
• Boîtier de contrôle imprimé
• 2 vis M3 7mm

Outils:

• Tournevis cruciforme
• Clé Allen (optionnel)

Étapes:

1. Installation du ventilateur:

   • Fixez le ventilateur sur le boîtier de contrôle.
   • Orientez le ventilateur de manière à aspirer l’air frais et à le diriger vers l’électronique interne.

2. Installation des composantes:

   • Fixez les potentiomètres sur le boîtier de contrôle.
   • Assurez-vous que les potentiomètres sont bien fixés.
   • Fixez l’écran SSD1306 sur le boîtier de contrôle à l’aide des 4 vis et écrous M2 10mm.
   • Fixez l’interrupteur sur le boîtier de contrôle.
   • Fixez le connecteur DC sur le boîtier de contrôle.

3. Installation du bouton poussoir « Start »:

   • Fixez le bouton poussoir « Start » sur le boîtier de contrôle.
   • Installez la petite bar (Support switch.stl) avec deux vis M3 7mm

Matériel:

• Petites vis (environ 3mm de longueur de filet)
• Scie ou outil de coupe
• Carte Mega 2560
• Circuit imprimé
• Step-down (convertisseur de tension)
• Tournevis cruciforme

Étapes:

1. Préparation des vis:

   • Assurez-vous que les vis que vous allez utiliser sont de la bonne taille pour la profondeur des trous du couvercle.
   • Si les vis sont trop longues, vous devez les couper à l’aide d’une scie ou d’un outil de coupe.

2. Fixation du circuit imprimé:

   • Fixez la carte Mega 2560 sur le couvercle à l’aide des six vis de 3mm.
   • Placez le circuit imprimé sur  en veillant à l’alignement des trous et des broches.
   • Assurez-vous que le circuit imprimé est bien fixé et ne bouge pas.

3. Installation du step-down (optionnel):

   • Si votre circuit imprimé nécessite un step-down pour convertir la tension d’alimentation, suivez les étapes suivantes :
     • Placez le step-down sur le couvercle du contrôleur.
     • Fixez le step-down à l’aide de deux vis de 3mm.
     • Assurez-vous que le step-down est bien positionné et stable.

Informations complémentaires:

• Le step-down est utilisé pour convertir la tension d’alimentation de 12 volts en 5 volts pour alimenter la carte Mega 2560 et autres composants.
• Le circuit imprimé contient les composants électroniques nécessaires pour le fonctionnement de l’enrouleur de filament.

Matériel:

• Micro-interrupteur détecteur de fin de filament
• 2 fils électriques qui sort du contrôleur
• Petite boîte imprimée précédemment
• 2 vis M2 10mm
• Fer à souder
• Gaine thermorétractable (optionnel)
• Petit couvercle pour la boîte
• 4 vis M3 25mm

Étapes:

A. Choix de l’ordre d’installation:

1. Deux options sont possibles:
   • Option 1: Souder les fils au micro-interrupteur avant de l’installer dans la boîte.
   • Option 2: Installer le micro-interrupteur dans la boîte avant de souder les fils.

B. Soudage des fils au micro-interrupteur:

1. Préparation:

   • Dénudez les extrémités des fils électriques sur environ 5mm.
   • Identifiez les bornes du micro-interrupteur: NO (normalement ouvert) et COM (commun).

2. Soudage:

   • Option 1:
     • Si vous avez choisi l’option 1, soudez un fil à la borne NO et l’autre fil à la borne COM du micro-interrupteur.
   • Option 2:
     • Si vous avez choisi l’option 2, installez d’abord le micro-interrupteur dans la boîte en vous assurant de l’insérer du bon côté (le côté avec le levier accessible). Ensuite, soudez les fils aux bornes NO et COM à travers les trous prévus dans la boîte.

3. Remarques:

   • Assurez-vous que les soudures sont solides et ne présentent pas de courts-circuits.
   • Utilisez un fer à souder de précision pour éviter d’endommager le micro-interrupteur.

C. Installation du micro-interrupteur dans la boîte:

1. Fixation:

   • Fixez le micro-interrupteur à l’aide des 2 vis M2 10mm.
   • Assurez-vous que le micro-interrupteur est bien positionné et stable.

D. Protection des fils (optionnel):

1. Préparation:

   • Coupez un morceau de gaine thermorétractable de la longueur adéquate pour couvrir les fils soudés.

2. Installation:

   • Faites glisser la gaine thermorétractable sur les fils soudés.
   • Chauffez la gaine thermorétractable à l’aide d’un pistolet à air chaud ou d’un briquet pour la rétracter et la fixer autour des fils.

E. Installation du couvercle et des vis (temporaire):

1. Fixation du couvercle:

   • Placez le petit couvercle sur la boîte contenant le micro-interrupteur.

2. Mise en place des vis:

   • Placez les quatre vis M3 25mm dans les trous prévus, mais ne les vissez pas encore.

Matériel:

• Base principale imprimée
• Contenant de rangement imprimé
• Contrôleur (carte mère et composants électroniques)
• 5 vis M3 10mm
• 4 vis M3 12mm
• Tournevis cruciforme

Étapes:

A. Installation du contenant de rangement:

1. Positionnement:

   • Placez le contenant de rangement sur la base principale, en vous assurant qu’il est bien aligné et positionné.

2. Fixation:

   • Utilisez les 5 vis M3 10mm pour fixer le contenant de rangement à la base principale.
   • Assurez-vous que les vis sont bien serrées, mais ne les forcez pas trop.

B. Installation du contrôleur:

1. Positionnement:

   • Retournez la base principale et placez le contrôleur dos à dos avec le contenant de rangement.
   • Assurez-vous que le contrôleur est bien aligné et positionné.

2. Fixation:

   • Utilisez les 4 vis M3 12mm pour fixer le contrôleur à la base principale.

   • Observation: Vous avez peut-être remarqué que nous n’avons pas encore installé les quatre vis M3 12mm à une étape précédente.

     Explication: Il est plus facile de fermer le tout à la fin, après avoir installé le contenant de rangement.

3. Serrage final:

   • Serrez les 4 vis M3 12mm et les 5 vis M2 10mm pour garantir une fixation solide.

Matériel:

• Moteur pas-à-pas
• 4 vis M3 10mm
• Clé Allen

Étapes:

A. Installation du moteur pas-à-pas:

1. Positionnement:

   • Placez le moteur pas-à-pas sur le côté droit de la base principale, en vous assurant qu’il est bien aligné et positionné.

2. Fixation:

   • Utilisez les 4 vis M3 10mm pour fixer le moteur pas-à-pas à la base principale.
   • Assurez-vous que les vis sont bien serrées, mais ne les forcez pas trop.
   • Conseil: Utilisez une clé Allen pour serrer les vis.

B. Connexion du câble:

1. Identification:

   • Identifiez le connecteur du câble du moteur pas-à-pas et le port correspondant sur le contrôleur.

2. Branchement:

   • Assurez-vous que le câble est bien enfoncé et sécurisé.

Matériel:

• Pièce « Support du guide filament.stl »
• Pièce « Vis pour guide filament.stl » (vis sans fin)
• Tige du moteur pas-à-pas
• Roulement à bille
• Pièce « Support de roulement à bille.stl »
• 2 vis M3 12mm
• Pièce « Poignée.stl »
• Pièce « Bouton poignée.stl »
• Vis M3 25mm ou plus

Étapes:

A. Installation du guide filament:

1. Assemblage de la vis sans fin:

   • Fixation: Vissez la pièce « Support du guide filament.stl » sur la vis sans fin « Vis pour guide filament.stl ».

2. Montage sur le moteur:

   • Insertion: Insérez la vis sans fin assemblée dans la tige du moteur pas-à-pas.
   • Alignement: Assurez-vous que la vis sans fin est bien alignée avec l’axe du moteur.

3. Installation du roulement:

   • Positionnement: Placez le roulement à bille dans son emplacement sur la gauche de la base principale.
   • Fixation: Fixez le support de roulement à bille « Support de roulement à bille.stl » en place avec deux vis M3 12mm.

B. Installation de la poignée:

1. Assemblage:

   • Jonction: Fixez les pièces « Poignée.stl » et « Bouton poignée.stl » ensemble.

2. Montage sur la vis sans fin:

   • Fixation: Vissez la poignée assemblée sur l’extrémité de la vis sans fin à l’aide d’une vis M3 d’au moins 25mm.
   • Serrage: Serrez la vis suffisamment pour garantir une rigidité adéquate, sans forcer excessivement.

Matériel:

• Détecteur de filament avec fils soudés
• Pièce « Support du guide filament.stl » (déjà installée sur la base principale)
• 4 vis M3 25mm
• Tournevis cruciforme

Étapes:

1. Positionnement:

   • Placez le détecteur de filament sur le support « Support du guide filament.stl », en vous assurant qu’il est bien aligné et positionné.

2. Fixation:

   • Utilisez les 4 vis M3 25mm pour fixer le détecteur de filament au support.
   • Assurez-vous que les vis sont bien serrées, mais ne les forcez pas trop.

Matériel:

• Pièce « Support bobine droit.stl »
• Moteur pas-à-pas
• 4 vis M3 12mm
• Clé Allen

Étapes:

1. Positionnement:

   • Identifiez les quatre trous de vis du moteur pas-à-pas et les quatre fentes du support de bobine qui correspondent à ces trous.
   • Alignez les trous de vis du moteur avec les fentes du support de bobine.
   • Assurez-vous que l’alignement est précis et que le moteur est bien centré sur le support.

2. Fixation:

   • Insérez les quatre vis M3 12mm dans les trous de vis du moteur et les fentes du support de bobine.
   • Assurez-vous que les vis sont bien serrées, mais ne les forcez pas trop.
   • Utilisez une clé Allen pour serrer les vis.
   • Assurez-vous que les vis sont bien serrées, mais ne les forcez pas trop.
   • Placez le support de bobine droit « Support bobine droit.stl » sur la base principale, en vous assurant qu’il est bien aligné.
   • Connecter le fil de la boite de contrôle au moteur.
   • Installer le roulement à bille sur le dessus du support.
   • Installer le côté gauche du support de bobine.

Matériel:

• 2 serre-bobines (identiques imprimé)
• Vis de bobine (imprimé)
• 2 roulements à billes (de même diamètre que la vis de bobine)
• 4 vis M3 12mm (ou taille adaptée aux supports de roulement)

1. Préparation:

• Assurez-vous que la vis de bobine est propre et exempte de tout débris.

2. Fixation:

• Placez les serre-bobines sur la vis de bobine.
• Placez un roulement à bille sur le côté gauche de la vis de bobine, contre le serre-bobine gauche.
• Insérez la vis de bobine avec le roulement à bille déjà installé dans le roulement à bille situé sur le support de droite.
• Assurez-vous que les roulements à billes sont bien alignés avec la vis de bobine.
• Placez les supports de roulement (« Support_bearing.stl ») sur les roulements à billes.
• Alignez les trous de vis des supports de roulement avec les trous des roulements à billes.
• Insérez les vis M3 12mm dans les trous de vis des supports de roulement et les trous des roulements à billes.
• Une fois la vis installée, placez le grand engrenage au bout de la vis dans l’emplacement octogonal.

Matériel:

• Petit engrenage
• Moteur pas-à-pas
• Support de bobine
• 4 vis M3 12mm (ou taille adaptée au support de bobine)
• Clé Allen

Étapes:

A. Installation du petit engrenage sur le moteur pas-à-pas:

1. Alignement: Alignez l’axe du petit engrenage avec l’axe du moteur pas-à-pas.
2. Pressage: Enfoncez délicatement le petit engrenage sur l’axe du moteur jusqu’à ce qu’il soit bien en place.
3. Fixation: Serrez la vis de fixation pour le maintenir en place.

B. Installation du moteur pas-à-pas sur le support de bobine:

1. Préparation:

• Vis non serrées: Assurez-vous que les vis du moteur pas-à-pas sur le support de bobine ne sont pas serrées. Cela permet de déplacer facilement le moteur dans les fentes du support.

2. Positionnement:

• Dégagement: Assurez-vous que le moteur est suffisamment proche du grand engrenage pour que les dents s’engrènent correctement, SANS FORCER.
• Pression modérée: Appliquez une légère pression sur le moteur pour garantir un bon contact entre les dents des engrenages.

3. Fixation:

• Serrage progressif: Serrez les vis du moteur pas-à-pas sur le support de bobine progressivement et en croix à l’aide d’une clé Allen.

Matériel:

• Couvercle (« cacheGeaer.stl »)
• 2 vis M3 10mm

Étapes:

1. Fixation:

• Insérez les deux vis M3 10mm dans les trous de vis du couvercle et les trous du support de bobine.

2. Contrôle final:

• Assurez-vous que le couvercle est bien fixé et ne bouge pas.
• Vérifiez que les engrenages sont correctement protégés par le couvercle.

Mise à jour

Pendant la réalisation de la page Web et de la vidéo YouTube, j’ai rencontré quelques difficultés avec l’enrouleur de filament. C’est pourquoi j’apporte une petite correction au projet.

J’ai effectué de nombreux tests avec l’enrouleur de filament et j’ai dû redessiner la taille des engrenages ainsi que la vis de support de la bobine de filament.

1. Installation de l’écrou et du capuchon :

• Prenez un écrou de 5 mm et insérez-le dans la poignée.
• Placez le petit capuchon sur l’écrou pour obtenir une finition propre.

2. Fixation de la tige filetée :

• Insérez la tige filetée dans la vis du support de filament.
• Prenez deux vis de 5 mm et vissez-les fermement l’une contre l’autre à l’extrémité de la tige filetée.
• Assurez-vous que les vis sont bien serrées pour empêcher la tige de tourner.

Pour installer les autres pièces, veuillez suivre les instructions de ce tutoriel, il vous guidera à travers les étapes nécessaires pour installer les pièces restantes de manière précise et efficace.