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Imprimante CR10-S4

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Imprimante CR10-S4
LOGO_cr10-s4

L’imprimante 3D Créality CR-10 S4 est un modèle de type "cartésien" avec un volume d’impression de 400 x 400 x 400 mm. C’est une évolution de la CR-10 qui est équipée d’un écran LCD "Full graphic" 128 x 64 points.

Présentation

La CR10-S4 est livrée pré montée et s’assemble en quelques minutes, et donc prête pour son premier print! Aucune soudure n’est nécessaire. Les filaments utilisables sont les suivants :

  • PLA,
  • Bois,
  • PETG,
  • ABS (Après upgrade du Bed et en caisson fermé),
  • TPU,

Ses principales caractéristiques sont :

  • Volume d’impression : 400*400*400mm
  • Précision d’impression : ±0.1mm
  • Ø de buse : Standard 0.4mm (Possibilté autres Ø)
  • Vitesse d’impression : De 80 à 200 mm/s
  • Ø du filament : 1.75 mm.
  • Méthodes d’impression : Via le PC (USB) ou direct par carte µSD
  • Structure: Profilé aluminium de type "V Slot" (Linear Bearing System)
  • Capteur de filament
  • Double vis trapézoïdale motorisées sur Z.
  • Extrudeur MK10
  • Système embarqué Marlin 1.1.0 de 2015, en Anglais

Le côté positif

  • Gros volume d’impression (Il existe aussi la S5 en 500 x 500 x 500 mm).
  • La facilité d’assemblage de la machine.

Le côté négatif

  • La planéité du plateau d’impression.
  • Le système de chauffage du plateau d’impression.
  • Le bruit des ventilateurs (Pas très grave, mais gênant à la longue…).
  • Le firmware Marlin limité et en version 1.1.0.

Les mises à jour réalisées

Plateau d’impression

Non content de ne pas être "plan", la température ne dépasse pas 70°C et pour cela il faut plus de 25mn!!

Planéïté

Pour la planéité, on peut toujours tenter de remettre le support de plateau droit (Il est généralement plus creux sur le centre du plateau…), mais c’est peine perdue ou bidouilles continuelles…

Ma solution est très simple : Remplacer la plaque de verre d’origine par un modèle "Sécurit" de 6 mm d’épaisseur. Ainsi, le plateau alu reste "tordu", mais la surface de print est totalement plane. Ce nouveau lit de verre est fixé au plateau par trois pinces de "bureau", deux devant et une derrière au centre du plateau.

Lit chauffant

Le lit 12V livré est vraiment trop juste pour élever la température du bed de manière satisfaisante. Limitée à 70°C environ, pas question de tenter une impression ABS par exemple. Sans compter que même pour atteindre 70°C il faut compter entre 20 et 30 mn !!

On démonte donc le système entier du lit chauffant et :

  • Dessoudage des fils reliant le bed au boitier de contrôle.
  • Décollage de la plaque de mousse isolante et grattage, puis nettoyage à l’acétone. Un petit coup de ponçage fin et une dernier coup d’acétone.
  • Mise en place par simple collage du lit chauffant en silicone 240V. Vue de dessus, les fils sortiront dorénavant au centre gauche du plateau.
  • Perçage du support de plateau en aluminium pour y fixer les câbles du bed à l’aide de deux colliers nylon.
Le lit de la CR-10 S4 démonté et nettoyé Le lit de la CR-10 S4 avec un pad silicone chauffant de 1000W en 240V
Le lit de la CR-10 S4 avant et après

Le schéma de câblage 240 V :

Schéma de câblage
Schéma de câblage

Réglages plateau

Pour ma part, pas de BLTouch ou autres Touch-MI, utilisation tout simplement de papier 80gr/mm² pour imprimante classique.

  • Le plateau, avec son verre de 6 mm se trouve maintenant plus haut que celui d’origine… Il faut donc pouvoir déclencher le fin de course de l’axe Z plus "tôt". Ceci a été réalisé avec une petite butée imprimée en PLA et réglable en hauteur, fixée par la vis de la roulette inférieure gauche de l’axe Z (Vis plus longue nécessaire).
  • Le système de ressorts "jaune" est de bonne qualité, mais pour moi cela reste un système "bancal", surtout avec quatre points d’appuis alors que la logique voudrait un système à 3 points. cela dit, on ne va pas tout refaire. J’ai en commande, 4 entretoise silicone qui vont remplacer les ressorts. Cela évitera le "ghosting" et autres déconvenues, lorsque par exemple les ressorts ne sont pas assez compressés…
  • Les molettes de réglage d’origine sont petites et peux pratiques, je les ai donc remplacé par de plus large imprimées en PTEG. Afin que les 4 vis à tête fraisée du plateau ne se desserrent pas lors du réglage, une rondelle et un écrou les maintiennent fermement sur le plateau aluminium.
Nouvelle butée basse de l'axe Z, réglable en hauteur
Nouvelle butée basse de l'axe Z, réglable en hauteur

Axes Z

lorsque nous avons deux entrainement séparés pour l’axe Z, comme c’est le cas sur tous les modèles "cartésiens", la barre de l’axe X à tendance à se mettre en "crabe"… Sur la CR-10 S4, chacune des deux vis Z sont motorisées et cela réduit cette mise en "crabe", toutefois c’est loin d’être parfait. De ce fait on doit constamment vérifier la hauteur de la barre de l’axe X, par rapport au plateau à l’aide d’une jauge de profondeur, puis faire les réglages adéquats.

Pour éviter cela, j’ai créé un système de synchronisation des deux vis de l’axe Z. Les manipulations :

  • Desserrer les accouplements moteur, remonter légèrement les deux vis trapézoïdales et resserrer les accouplements.
  • Démonter et remplacer, par des modèles imprimés, les deux système de centrage en haut des axes Z, puis fixer les poulies.
  • Mettre en place le système de synchronisation sur la barre haute en profilé aluminium 20 x 20 de l’imprimante.
  • Procéder au réglage du plateau et de la barre des X comme dit plus haut
  • Poser la courroie de type GT2 et la tendre légèrement.
Synchro 01    Synchro 02
Synchronisation de l'axe Z

Dorénavant, la barre devrait rester à la bonne position des deux côtés de l’imprimante.

Tube extrudeur/hotend

Dans mon cas, le tube livré était trop long et pendouillait au risque de frotter le plateau ou le print en cours… De plus après quelques impressions, ce dernier était déjà usé du côté de la tête d’impression et impossible à sortir sans démontage.

J’ai donc fait l’acquisition d’un tube avec un embout aimanté coté tête et un raccord fixe côté extrudeur. Du côté extrudeur, j’ai coupé le tube et utilisé le raccord d’origine car j’avais commandé un tube encore trop long… Voici les étapes de montage :

  • Desserrer les embouts sur la tête et sur l’extrudeur, puis sortir le tube.
  • Oter le raccord côté tête, et resserrer côté extrudeur.
  • Démonter les deux vis maintenant du hotend. Si vous avez un doute sur la propreté à l’intérieur de ce dernier, démonter tout et nettoyer.
  • Remonter le hotend mais en passant les rondelles entre le chariot et le hotend. Cela permet de "dégager" l’embout aimanté).
  • Serrer l’écrou moleté livré avec le kit sur le hotend, insérer A FOND un petit bout de tube dans ce dernier, et le couper bien à ras et droit.
  • Poser la partie aimantée et couper le tube à la bonne longueur puis le raccorder à l’extrudeur.
  • Dégager la partie aimantée (Plus simple en la glissant), puis engager côté extrudeur du filament. une fois le filament débouchant, engagé le dans la hotend, puis poser l’aimant du tube. Le filament doit coulisser librement.
Nouveau montage d'un tube Bowden de type magnet
Nouveau montage d'un tube Bowden de type magnet

A mon humble avis, il n’est absolument pas nécessaire de faire une usine à gaz de cette tête pas si mal conçue d’origine :), la seule modification faite est la suivante :

Remplacement du ventilateur permanent qui est bruyant par un "low noise", et réglage de ce dernier à 90% ce qui réduit encore le bruit. Cela devient alors quasi inaudible !

Electronique

L’électronique d’origine est bien, mise à part les ventilateurs bruyants…

Du fait du passage en 240V du bed, l’alimentation est surdimensionnée. J’ai pris l’option de la supprimer du boitier et d’en poser une "ultra mince" 12V / 25A sur le cadre de l’imprimante sous le plateau.

J’ai donc remplacé les deux ventilateurs du plateau par des "low noise", même si le grand du devant ne sert plus à grand chose du fait de la disparition de l’alimentation d’origine.

Les modifications réalisées dans le boitier de commande :

  • Remplacement des deux ventilateurs.
  • Suppression de l’alimentation d’origine.
  • Suppression de la prise 240 V + fusible et de l’interrupteur. Orifice cachés par des pièces imprimées 3D
  • Suppression du module thyristor d’alimentation de l’ancien bed.
  • Suppression du câblage 240 V et du 12 V de puissance vers l’ancien bed.
  • Adjonction de deux "smoothers" sur les drivers des axes X & Y. Cela permettant de lisser le fonctionnement sans pour autant passer par le remplacement des drivers par des TMC 2130 ou autres…
  • Modification et réfection en profondeur de l’ensemble du câblage.
Ventilateur soufflerie    Ventilateur alimentation extraction
Ventilateurs alimentation & extraction
les smoothers
Les smoothers

Au niveau mécanique, quelques points ont été revu :

  • Adjonction d’un support de carte µSD en façade grâce à l’utilisation d’une pièce imprimée.
  • Trou du sélecteur 110/220  obturé avec un bouchon imprimé.
  • Pose de 4 pieds caoutchouc sous le boitier, les bossages métalliques d’origine n’étant pas du tout satisfaisant.

Par ailleurs, l’interrupteur à été placé dans un boitier imprimé à droite devant sur le cadre de l’imprimante. La prise 240 V + fusible, quand à elle se retrouve dans un boitier imprimé sur la cadre à l’arrière droit de la machine.

Du fait du passage en lit chauffant 240 V, un relais SSR a été installé dans un boitier imprimé, posé sur le cadre de la machine à l’arrière et à gauche.

Pour finir, la terre est reliée à :

  • La carcasse du boitier électronique et au GND général.
  • Les boîtiers de l’alimentation ultra mince et du relais SSR.
  • Le cadre aluminium de la CR-10.
  • Tout l’équipement mobile du plateau d’impression.

Schéma équipotentiel + photos

Firmware

Le firmware d’origine est en Anglais et la version obsolète… Cela à donc été changé par un Marlin 1.1.9 en Français, avec les options suivantes configurées. Merci à René LATRAVERSE de Drummondville (Canada) :

  • Réglages spécifiques à la CR-10 S4.
  • Passage en langue Française UTF-8 (Prise en compte des accents et caractères spéciaux).
  • Détecteur de filament, pour la reprise de l’impression en cas de rupture ou manque de ce dernier.
  • Activation du PWM pour la chauffe du plateau via son relais SSR.
  • Activation des PID pour la température du bed et la cartouche chauffante de l’extrudeur.
  • La prévention d’extrusion à froid.
  • Correction des accélérations et du jerk, par defaut.
  • Correction des températures, par defaut.
  • Activation des paramètres d’EEPROM.
  • Mise en oeuvre de l’avance linéaire.

Attention, il est impératif d’adapter :  "configuration.h" & "configuration_adv.h" à votre machine !!

Le fichier "configuration_adv.h

Ligne Fonction
772 #define LIN_ADVANCE
774 #define LIN_ADVANCE_K
970 #define ADVANCED_PAUSE_FEATURE

Le fichier "configuration.h"

Ligne Fonction
77 #define STRING_CONFIG_H_AUTHOR
136 #define CUSTOM_MACHINE_NAME
380 #define DEFAULT_Kp
381 #define DEFAULT_Ki
382 #define DEFAULT_Kd
413 #define PIDTEMPBED
428 #define DEFAULT_bedKp
429 #define DEFAULT_bedKi
430 #define DEFAULT_bedKd
458 #define PREVENT_COLD_EXTRUSION
610 #define DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT
617 #define DEFAULT_MAX_FEEDRATE
625 #define DEFAULT_MAX_ACCELERATION
647 #define DEFAULT_XJERK
648 #define DEFAULT_YJERK
929 #define FILAMENT_RUNOUT_SENSOR
1226 #define EEPROM_SETTINGS
1227 //#define DISABLE_M503
1377 #define PRINTCOUNTER
1396 #define LCD_LANGUAGE fr_utf8

Calibrage et réglages de la machine

Calibrage des axes :

Extruder

Afin de calibrer l’extruder, nous allons extruder une certaine longueur de filament et mesurer la valeur réellement extrudée. Nous répéterons l’opération trois fois, afin de vérifier qu’aucun "glissement" n’existe. Si c’était le cas, il conviendra de nettoyer minutieusement l’extruder et peut être le Hotend.

  1. Chauffer la buse à 210° C,
  2. Faire une marque au marqueur permanent à exactement 110 mm de l’entrée de l’extrudeur,
  3. Dans une interface de commande (Pronterface par exemple), lancer une extrusion de 100 mm.

On fait le calcul suivant : (Pas-93 par défaut * valeur voulue-100 mm)/valeur mesurée

Dans le menu de l’imprimante, on fait :

  • "Contrôler – Mouvements – Pas/mm – E Pas/mm"
  • Remplacer la valeur par le résultat de l’opération ci-dessus.
  • "Contrôler – Sauver config"

L’extrudeur est calibré.

X, Y & Z

Pour calibrer les 3 axes X, Y & Z, nous allons imprimer un petit parallélépipède qui nous servira d’étalon.

On règle tout d’abord, méticuleusement, le plateau puis on imprime le petit parallélépipède (Lien plus bas). Puis on mesure chaque côté au pied à coulisse. pour exemple, voici les valeurs trouvée à l’origine sur ma machine :

  • X : 20.1mm => (80 * 20)/20.1 = 105.555 arrondi à : 79.60
  • Y : 20.1mm => (80 * 20)/20.1 = 105.555 arrondi à : 79.60
  • Z : 10.1mm => (400 * 10)/10.1 = 396.036 arrondi à : 396.04

On refait, de la même manière que pour l’extrudeur, les manipulations sur le LCD de la machine pour les 3 axes.

Dans le fichier configuration.h (Vers la ligne 605), on peut (Pour plus tard) sauver les valeurs :

  • #define DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT { 79.6, 79.6, 396.04, 105.56 }  –  Ce sont ici les valeurs de ma machine, pas les vôtres …

PID (Proportionnel, Intégral, Dérivé) 

Un passage très important pour de belles impression.

Sous ce titre barbare se trouve les paramètres de "lissage" des courbes de température du Bed et de la cartouche chauffante. Après avoir fait les opérations ci-dessous, les variations de température seront moindre et la température donc plus stable.

Bed

Dans une interface de commande du genre "Pronterface", nous entrons la commande suivante. Cela consiste à répéter 8 fois un test de stabilisation. A la fin de ce test, qui dure quelques minutes, les résultats seront affichés :

1 M303 E-1 S60 C8

On entre les résultats dans l’EEPROM grâce à la commande suivante (Attention ici ce sont les miennes…) :

1 M304 P239.15 I36.49 D391.85

Puis on enregistre le contenu (M500) et on vérifie (M503) :

1 M500
2 M503

Extruder

Comme pour le bed, ans une interface de commande du genre "Pronterface", nous entrons la commande suivante. Cela consiste à répéter 8 fois un test de stabilisation. A la fin de ce test, qui dure quelques minutes, les résultats seront affichés :

1 M303 E0 S210 C8

On entre les résultats dans l’EEPROM grâce à la commande suivante (Attention ici ce sont les miennes…) :

1 M301 P28.36 I2.55 D78.92

Puis on enregistre le contenu (M500) et on vérifie (M503) :

1 M500
2 M503

On peut maintenant entrer, pour plus tard les valeurs dans le fichier "configuration.h"

Dans le fichier configuration.h (Vers la ligne 380) :

  • #define DEFAULT_Kp 27.90
  • #define DEFAULT_Ki 2.47
  • #define DEFAULT_Kd 78.84

Dans le fichier configuration.h (Vers la ligne 428) :

  • #define DEFAULT_bedKp 239.15
  • #define DEFAULT_bedKi 36.49
  • #define DEFAULT_bedKd 391.85

Avance linéaire

L’avance linéaire est efficace sur Marlin, depuis la version 1.1.9. Ca tombe bien, on y est.

Le mouvement du filament lorsqu’il entre dans la buse n’est plus "linéaire"… En effet, il est plus gros que la buse et donc s’oppose une force à son passage. C’est ici qu’intervient le paramètre d’avance linéaire pour optimiser cela. C’est le coefficient "K-Factor" issu des tests que nous allons faire maintenant est représentatif de l’avance linéaire.

Voici la méthode :

  • Soit on va sur la page Marlin K-Factor pour générer le Gcode nécessaire, soit on utilise le mien déjà prêt à l’emploi,
  • On s’assure de bien avoir paramétrer les PIDs (Voir ci-dessus),
  • On s’assure de la propreté de la buse et de l’extruder,
  • On règle minutieusement le Bed.
  • On lance le Gcode.

On lance le Gcode sur l’imprimante. Ce dernier va imprimer des lignes parallèles à des vitesse variables, ces lignes sont numérotées.

On va choisir la plus belle et la plus régulière : So numéro est votre Facteur K !

Puis dans une interface de commande, genre "Pronterface", on entre la commande suivante (Avec votre Factuer K, pas le mien…) :

Dans S3d, taper la commande : M900 K0.4, puis M500 et vérifier avec M503.

On entre les résultats dans l’EEPROM grâce à la commande suivante (Attention ici ce sont les miennes…) :

1 M900 K0.4

Puis on enregistre le contenu (M500) et on vérifie (M503) :

1 M500
2 M503

On peut maintenant entrer, pour plus tard les valeurs dans le fichier "configuration.h"

Dans le fichier configuration_adv.h (Vers la ligne 774) :

  • #define LIN_ADVANCE_K 0.4

Jerk

Sur ce point là, pas de "recette miracle"…

Par défaut mon "Jerk" des axes X & Y était réglés à 20 et la machine donnait de sérieux a coups aux changements de direction… J’ai modifié la valeur en "12" et ça à l’air de le faire. En bref, il faudra faire pas mal d’essais avant de trouver la valeur idéale… Pour le Z et le E on garde la valeur initiale.

Configuration du trancheur

Les paramètres choisis

Travaillant principalement sous S3d, je vous joins mon fichier de configuration ".fff" personnel, pour ma CR-10 S4. Attention les réglages ne seront pas optimum pour tout un chacun… Cela dépend en effet du filament utilisé et aussi des habitudes de travail.

Le GCODE de début et de fin

Les paramètres de début et de fin d’impression sont importants. Il permettent de faire un G28 (Homing), de régler le pré chauffage, le nettoyage de la buse, de tester l’extrusion… Puis de stopper les moteurs et le chauffage et d’avancer le plateau pour mieux pouvoir récupérer le print…

Voici les miens :

01 // Script de début
02 G21
03 G90
04 M82
05 M106 S0
06 M140 S60
07 M190 S60
08 M104 S205
09 M109 S205
10 G28 X0 Y0
11 G28 Z0
12 G0 X0 Y15 F9000
13 G0 Z0.15
14 G92 E0
15 G1 X50 E10 F500
16 G92 E0
17 G1 E-1 F500
18 G1 X80 F4000
19 G1 Z10 F2000
20 G1 F9000
21 M117 Travail en cours...
01 // Script de fin
02 M104 S0
03 M140 S0
04 G091
05 G1 E-1 F300
06 G1 Z5 E-5 X-20 Y-20 F9000
07 G28 X0 Y0
08 G90
09 G1 Y385 F9000
10 M84
11 M117 Travail termine...

Les premiers tests

Les premiers tests réalisés à la suite des upgrades et réglages ci-dessus, sont très concluant.

Impression d’un "Benchy" (Le petit bateau qui sert de référence, un test de référence avec des ponts et autres, et un test de la surface de plateau créé par mes soins :

Les photos des tests :

Quelques tests Un autre test
Quelques tests

A faire ultérieurement

Par la suite viendront encore quelques modifications mineures :

  • Plaque ant-vibratoire entre la table et l’imprimante. Ca bouge sur une table un peu "frêle"…
  • Un support de rouleau de filament, pour l’instant j’utilise celui de mon Anet A8 qui va bien.
  • les entretoises silicones pour remplacer les ressorts de Bed (Voir au début de l’article).


Attention ça print !