MOST open-source metal 3-D printer v2/fr
Pour la première version, voir l'imprimante 3D métal open source (il s'agit en fait de la version 3, bien que nous en utilisions deux - c'est mieux, alors commencez ici)
Nomenclature et plans
- https://osf.io/ytvgm/ (inclut OpenSCAD, STL et BOM)
Logiciel
- Franklin
- Améliorations du slicer et du processus pour l'impression 3D métal open source basée sur GMAW - mieux
- Plugin Slicer pour l'impression 3D de métal
- Analyseur d'arc open source : surveillance multicapteurs de la fabrication additive par arc électrique
- Optimisation des paramètres d'impression par essaim de particules pour l'impression 3D métal open source basée sur TIG
Applications
Voir aussi
- Applications de l'impression 3D métal open source basée sur le procédé GMAW
- Mécanismes de libération du substrat pour l'impression 3D d'aluminium par soudage à l'arc sous gaz métal - comment retirer votre impression du substrat avec un marteau
- Moniteur de tension et de courant open source à faible coût pour l'impression 3D de soudures à l'arc sous gaz métal
- Développement d'un alliage aluminium-silicium hypoeutectique pour l'impression 3D par soudage GMAW à l'aide de pièces moulées en coin
- Laboratoire Open Source
- Impression 3D open source d'OSAT
- Analyse économique du cycle de vie de la fabrication distribuée avec des imprimantes 3D open source
- Impacts environnementaux de la fabrication distribuée à partir de l'impression 3D de composants et de produits polymères
- Construire des équipements de recherche avec du matériel gratuit et open source
- Université de technologie de Delft - MIG+ Prusa I3
- Weld 3D - 1er spin-off commercial (semble mort, voir copie archivée )
- voir la littérature sur la « fabrication additive à arc filaire » (WAAM)
- Mini Metal Maker - Imprimante 3D conçue spécifiquement pour l'argile métallique qui est ensuite cuite - Instructions de construction à 25 $ donc quasi open source
- Plugin Slicer pour l'impression 3D de métal
- Formation in situ de mécanismes de libération de substrat pour l'impression 3D de métaux soudés à l'arc sous gaz
- Surveillance et contrôle intégrés de la tension et du courant de l'imprimante 3D open source à rotule magnétique pour soudage à l'arc sous gaz métal
- Nettoyage des substrats en aluminium pour l'impression 3D : MOST
- Utilisation d'un delta inverse pour l'impression à la cire pour la coulée de métal
Notes pour les utilisateurs
Contexte du système
Pour l'imprimante delta tout métal, le mécanisme d'entraînement utilisait trois moteurs pas à pas NEMA17 (couple de 5,5 kg-cm) avec vis-mères intégrées à leurs arbres, ne nécessitant aucun accouplement entre les moteurs et les vis-mères. Les vis-mères à filetage trapézoïdal avaient un pas de 5 mm et une longueur de 300 mm. Les trois moteurs étaient disposés verticalement sur un cercle de 394 mm, espacés de 120°. En général, la platine 3 axes était basée sur un robot delta industriel couramment utilisé pour les opérations de pick-and-place, mais permettait un mouvement plus important dans la direction z. Le contrôle était assuré par un contrôleur Arduino . Le micrologiciel Franklin (logiciel résidant sur le microcontrôleur de l'imprimante) contrôlait le mouvement de l'imprimante, traduisant les commandes d'un serveur d'impression exécuté sur un ordinateur hôte. Cet ordinateur hôte, à son tour, servait d'interface web depuis laquelle l'utilisateur final pouvait contrôler le mouvement de la platine, mettre les tâches d'impression en file d'attente et modifier la configuration.
Une alternative consiste à acheter un produit proposé par l'un de nos partenaires, CNC Router Parts . Plutôt qu'une défonceuse, utilisez un pistolet à souder. Ce système est beaucoup plus coûteux que l'imprimante Delta MOST, mais il permet une plus grande surface d'impression (ou plusieurs) et l'utilisation d'une plaque de refroidissement pour évacuer la chaleur. Franklin peut également être utilisé pour contrôler cette configuration d'imprimante.
Unité de soudure
Si vous avez le choix entre une Millermatic 190 et une Millermatic 140, nous recommandons la 190. Elle est bien plus performante avec les longs cycles d'impression 3D. Cependant, si vous avez le budget pour un poste à souder MIG permettant de pulser l'arc et/ou de contrôler la forme d'onde, n'hésitez pas à l'utiliser. Nous utilisons un pistolet à souder Miller Spoolmate standard pour le soudage de l'aluminium. Pour le soudage de l'acier, nous utilisons un pistolet à souder M-100, également de Miller, notre partenaire de projet America Makes. Vous pouvez voir ce que vous pouvez faire avec ces postes à souder économiques en consultant ce lien :
Logiciel/Micrologiciel
Nous avons initialement modélisé nos pièces dans OpenSCAD , les avons découpées avec Cura et utilisé un micrologiciel développé en interne, Franklin . Vous pouvez utiliser n'importe quel logiciel de modélisation 3D permettant d'exporter la pièce au format .STL (par exemple, FreeCAD ). Si vous optez pour Cura, il peut être utile de télécharger notre plug-in Cura. Ce plug-in a permis de transformer Cura, un logiciel de découpe traditionnellement basé sur le plastique, en un logiciel basé sur le métal ; les chemins d'impression permettant d'imprimer des pièces en plastique sont souvent incompatibles avec le métal. Nous travaillons actuellement sur une version métal de Cura qui va bien au-delà du plug-in.
Si vous utilisez Cura, il est conseillé de vérifier manuellement le GCode généré, car il peut parfois contenir des artefacts étranges. Vous pouvez également écrire votre GCode manuellement. Il n'existe actuellement aucun logiciel de découpage open source, économique et idéal pour le métal. Un étudiant diplômé développe actuellement un logiciel de découpage, mais il n'est pas encore prêt à être distribué. Notre site Franklin propose des informations sur le téléchargement et l'utilisation de Franklin pour contrôler le mouvement de l'imprimante. En bas de page, vous trouverez un lien vers notre article récemment publié sur Franklin, qui contient tous les détails nécessaires à sa compréhension.
Choix et nettoyage du substrat
Nous imprimons l'aluminium et l'acier sur des tôles d'acier A36 de 6 mm d'épaisseur, usinées en 15 x 15 cm avec des angles arrondis. Nous imprimons l'aluminium sur l'acier, car cela crée une interface fragile permettant de décoller les échantillons d'aluminium du substrat à la main ou au marteau. Si vous en avez les moyens, vous pourriez également obtenir le même effet en imprimant de l'acier sur du titane (ou tout autre matériau où les métaux ferreux forment des phases cassantes). D'autres méthodes pour l'acier et l'aluminium sont présentées dans nos articles :
- Mécanismes de libération du substrat pour l'impression 3D d'aluminium par soudage à l'arc sous gaz métal - comment retirer votre impression du substrat avec un marteau
- Formation in situ de mécanismes de libération de substrat pour l'impression 3D de métaux soudés à l'arc sous gaz
Si vous utilisez l'un de ces mécanismes de décollement du substrat, gardez à l'esprit que la première couche aura un aspect et un bruit affreux ; l'objectif est d'obtenir une soudure de mauvaise qualité. Ce problème se corrige automatiquement lors des couches suivantes.
Il est important de nettoyer les substrats avant utilisation afin d'éviter la porosité et les problèmes de formation d'arc de soudage. Nous dégraissons les substrats, puis les abrasons délicatement avec un tampon Scotch-Brite. Cette abrasion douce élimine les oxydes et les saletés sans les enfoncer davantage dans le substrat. L'utilisation de tampons Scotch-Brite est controversée dans la communauté des soudeurs : certains les plébiscitent, d'autres les évitent complètement, mais nous avons obtenu de bons résultats. Nous rinçons les substrats à l'isopropyle et les laissons sécher complètement à l'air libre avant utilisation. L'utilisation d'air comprimé est déconseillée, car de nombreuses sources d'air comprimé contiennent de l'humidité. L'humidité peut introduire de la porosité dans les soudures.
Voir aussi : Nettoyage des substrats en aluminium pour l'impression 3D : MOST
Alliages de soudure
Utilisez des alliages de soudure de qualité ! Au départ, nous utilisions les alliages de soudure les moins chers disponibles sur Internet. Tous les fabricants ne nettoient pas les oxydes ou le fluide de soudage de leurs fils de soudure, ce qui peut affecter considérablement la qualité de la soudure. Pour l'aluminium, AlcoTec et Hobart sont des fournisseurs de qualité que nous avons réussi à imprimer. Les alliages d'aluminium et de silicium (4043, 4943 et 4047) semblent être les plus faciles à imprimer. Un fil de 0,030 pouce de diamètre est le plus facile à travailler, mais vous pourriez développer des stratégies pour utiliser des fils de plus gros diamètre.
Paramètres de soudure et d'impression de l'aluminium
Paramètres de soudure et d'impression de l'aluminium
Les paramètres de soudure dépendent du soudeur utilisé et de la pièce imprimée. Pour des blocs d'essai de 2,5 cm x 3,2 cm x 10 cm, les paramètres suivants constituent un bon point de départ pour les pièces multicouches :
- Puissance de soudage : Faible – réglage sur « 1 » sur le Millermatic 190
- Vitesse d'alimentation du fil : « 55 » sur le Millermatic 190 ~ 125 mm/sec
- Vitesse d'impression : 10 mm/sec
- Dépassement du fil (distance entre la pointe du pistolet de soudage et la pièce) : 10 mm
- Gaz de protection : Argon pur à un débit de 0,24 L/s. Ce débit pourrait être augmenté, mais je ne le diminuerais pas.
- Hauteur de couche : ~2-3 mm
- Espacement des billes latérales : ~2-4 mm
- Pause après chaque couche : 60 sec
Avec l'aluminium, vous luttez contre la chaleur ; l'aluminium a tendance à chauffer facilement et à rester chaud. Pour les grandes pièces multicouches, il est important de minimiser l'apport de chaleur. En soudage, l'apport de chaleur est directement proportionnel à la soudure et inversement proportionnel à la vitesse de soudage et au dépassement du fil. Augmentez la puissance pour augmenter l'apport de chaleur, et augmentez la vitesse ou le dépassement du fil pour le réduire. Les réglages indiqués ci-dessus ne sont pas idéaux pour les pièces monocouches, mais ont été optimisés pour les pièces multicouches. Pour les pièces monocouches, augmentez la puissance et le débit du fil.
Paramètres de soudure et d'impression de l'acier
L'acier est relativement plus facile à travailler. Nous recommandons les réglages de départ suivants :
- Puissance de soudage : 5 volts sur le Millermatic 190
- Vitesse d'alimentation du fil : « 29 » sur le Millermatic 190 ~ 25 mm/sec
- Vitesse d'impression : 7 mm/sec
- Dépassement du fil (distance entre la pointe du pistolet de soudage et la pièce à souder) : 10 mm
- Gaz de protection : C25 à 30 CFH (pieds cubes par heure)
- Hauteur de couche : 2 mm
- Espacement des billes latérales : 1 mm
- Pause après chaque couche : au moins 60 secondes
Il est nécessaire de nettoyer la buse et la tête du pistolet de soudage des projections pendant la pause après chaque couche. Assurez-vous que les orifices de gaz de protection ne sont pas obstrués par des projections.
Prévention de la porosité
Les environnements humides contribuent considérablement à la porosité des soudures. Si vous pouvez déplacer le système au rez-de-chaussée d'un bâtiment, utiliser un déshumidificateur ou éviter d'imprimer par temps très humide, vos niveaux de porosité seront plus faibles. La propreté des substrats et des fils contribuera également grandement à de bonnes impressions. Choisissez des alliages de soudure de bonne qualité. Des produits tels que les gels de buse sont disponibles dans la plupart des quincailleries. Vous pouvez les utiliser pour éviter l'accumulation de projections près du tube de contact (garantissant ainsi un flux constant de gaz de protection). Cependant, leur utilisation est bien connue dans la communauté des soudeurs pour augmenter la porosité des soudures.
Sécurité
Veuillez consulter la section relative à la sécurité de notre modèle original . Toutes les mesures de sécurité applicables au soudage doivent également être respectées pour l'impression 3D par soudage. L'arc électrique peut provoquer des coups de soleil, et une exposition prolongée a été associée à des cancers de la peau et de la thyroïde. Fixer l'arc électrique peut provoquer de très douloureux maux de tête et des lésions oculaires. Les masques et les rideaux de soudage préviennent ce phénomène. Le soudage produit des fumées, et l'impression 3D par soudage en produit davantage que le soudage classique. Imprimez dans un endroit bien ventilé. Nous imprimons sous une hotte. Maintenez le chemin de mise à la terre propre et exempt de débris et d'oxyde. Dans notre imprimante delta, le chemin de mise à la terre est le mécanisme de serrage métallique qui maintient le substrat en place. Avant de placer un substrat sur l'imprimante, il est conseillé de nettoyer les pinces avec une lime métallique et/ou du papier de verre. Le soudeur trouvera la terre ; contrôlez le chemin de mise à la terre souhaité pour éviter d'endommager l'équipement.
En cas de doute, consulter les forums et la documentation en ligne consacrés au soudage peut s'avérer extrêmement utile. Les solutions standard utilisées en soudage s'adaptent souvent parfaitement à l'impression 3D par soudure.