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Adapter un roulement à un alésage trop grand


Mon imprimante 3D reprend du service. Les impressions se déroulent bien, à quelques détails près.

L’un des soucis concerne l’axe vertical, celui qui permet de lever et baisser le plateau d’impression. Cet axe est maintenu en bas par son moteur, mais en haut uniquement par le support du plateau, à une hauteur forcément variable. L’impact est en principe minime, mais sur des pièces assez hautes, les couches ne sont pas toujours parfaitement alignées, mais oscillent très légèrement au rythme de l’axe. C’est minime, mais je préfère rigidifier un peu l’ensemble en utilisant une pièce qui s’ajoute sur le châssis de l’imprimante et « fixe » le haut de l’axe tout en lui permettant de tourner sur lui-même sans friction grâce à un roulement à billes.

Cette pièce, le « Vertex K8400 z-axis stabilizer » récupérée sur le site thingiverse a été imprimée il y a plusieurs années, bien avant que je n’achète le roulement à bille. Grosse surprise, le logement prévu est bien trop large : 4 mm en trop à vue de nez.

A droite le roulement à billes. A gauche la pièce imprimée, avec son alésage bien trop grand.

A droite le roulement à billes. A gauche la pièce imprimée, avec son alésage bien trop grand.

Plutôt que de réimprimer la pièce modifiée, j’ai préféré imprimer une bague d’adaptation.

Dimensions

La bague doit avoir les dimensions suivantes :

  • diamètre interne : 17 mm
  • diamètre externe : 21.75mm
  • hauteur minimale : 7mm

Au final, la bague fera 9mm de haut pour faciliter son extraction.

Conception

Je ne maîtrise pas encore les outils de modélisation 3D. Par contre, j’adore le code, et Ô miracle, il existe au moins un outil qui concilie la 3D et le code : OpenSCad (en français ici).

Le langage utilisé par OpenSCad permet de définir des formes géométriques de base et de les assembler, les soustraite, les colorier, etc.

Une bague, c’est simplement un cylindre duquel on soustrait un autre cylindre de diamètre inférieur.

Le code

Rien de bien compliqué :

inner = 17 ;
outer = 21.75 ;
height = 9 ;

difference() {
translate([0, 0, 0] )
cylinder( r = outer / 2, h = height ) ;

translate( [ 0, 0, – height / 2 ] )
cylinder( r = inner / 2, h = height * 2 ) ;

}

On prévisualise (touche F5, « preview » en Shakespearien) puis une fois convaincu par le résultat, on génère (touche F6, « render »).

Une sauvegarde et un export au format stl plus tard, on peut passer à l’étape suivante.

L’impression

J’ai utilisé les réglages suivants :

  • remplissage 40%
  • épaisseur de couche 0.1 mm
De droite à gauche : la pièce imprimée, une bague imprimée pour test (trop étroite), une seconde au bon diamètre intérieur, l'actuelle imprimée à l'épaisseur définitive, le roulement à billes

De droite à gauche : la pièce imprimée, une bague imprimée pour test (trop étroite), une seconde au bon diamètre intérieur, l’actuelle imprimée à l’épaisseur définitive, et enfin le roulement à billes

Les dernières couches ne sont pas terribles, suite à un problème dont je cherche encore la cause. Cela ne gênera pas ; Cf. mon prof de « techno », circa 1981 : « Aucun contact avec le reste de l’assemblage, c’est cosmétique, on laisse comme ça », ainsi que feu mon grand-père « Autant y laisser tordu qu’d’y casser sin nez »

La mise en place

Il suffit d’insérer le roulement dans la bague, puis la bague dans le Z-stabilizer, et enfin fixer ledit Z-Stabilizer sur le chassis de l’imprimante.

3_roulement_bague.jpg

4_roulement_bague_z_axis.jpg

5_ensemble.jpg

Premier test

J’ai imprimé quelques petites pièces, comme un verrou pour le mécanisme d’entraînement du fil. La pièce est épaisse de quelques millimètres seulement, et toute en angles ; pas de quoi se gondoler. Je n’ai pas vu de problème particulier sur cette pièce, mais ce sera à vérifier sur des impressions plus hautes.

Tout va bien alors…

L’axe Z est maintenant contraint par le bas et par le haut, grâce à ce « Vertex K8400 z-axis stabilizer« . Les impressions « toutes-en-hauteur » ne devraient plus se gondoler.

Tout va bien alors ? Pas vraiment.

L’impression de cette bague d’adaptation montre que si les premières couches s’impriment correctement, dès que l’on entre dans une zone comportant du remplissage, une partie de chaque couche s’imprime mal, avec dans ce cas-ci une espèce de délaminage horizontal. Fait intéressant, des pièces bien épaisses ne comportant que des angles s’impriment correctement.

20180417_162739.jpg

A gauche une cale d’environ 65 x 12 x 24 mm sortie sans problème. A droite la bague du présent article déformée sur la droite.

J’ai quelques pistes concernant la cause du problème, mais il est tard, et à chaque jour suffit sa peine.

Spoiler : TPACPC

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