Twinteeth: micro-fraiseuse de type delta pour l'electronique

[M4vrick]

Bonjour à tous,

J'ouvre ce topic pour vous présenter le projet Twinteeth.
Il s'agit d'une machine à commande numérique de type delta inversée à destination de l’électronique. Je ne suis pas l'auteur du projet, je ne vais faire que le réaliser en suivant les informations présentes sur le site officiel, mais en y ajoutant quelques améliorations personnelles.
Je sais que je m'éloigne pas mal des machines et projets habituellement présentés sur ce forum, au lieu de bouffer du copeau d'alu ou d'acier on va parler ici de gravure laser de précision et de fraiser des plaques d'epoxy :D

J'ai découvert ce projet il y a quelques semaines et je pense que cela pourrait intéresser quelques personnes, la partie mécanique est intéressante pour qui ne connait pas encore les architectures delta.

Voici en résumé, et pour les non anglophones, les caractéristiques de cette machine:

micro-fraiseuse multi-usage à destination de l’électronique.
Conception de type delta inversée, les outils sont fixes et le plateau se déplace.
Porte-outil interchangeable pour réaliser plusieurs opérations:
- Réalisation de PCB par gravure à l'anglaise
- Exposition de PCB par laser UV pour gravure chimique
- Déposition de pates à souder pour soudage CMS

Elle propose également une fonction d'impression 3D mais clairement très en dessous de ce que propose une vrai imprimante 3D, je ferais donc l'impasse sur cette partie. Surtout parce que je possède déjà une imprimante 3D de type delta.

La plupart des pièces nécessaire à la fabrication seront imprimés par mes soins. Seuls les 6 pièces composants les deux plateaux principaux sont trop grandes pour mon imprimante et seront réalisé dans un fablab.

Voici le lien du site officiel: http://www.diyouware.com/

Je reviendrais dans un deuxième post sur les quelques améliorations que je compte mettre en oeuvre lors de la réalisation.

 

[M4vrick]

Je me doutais que je ne déplacerais pas les foules sur ce forum mais je pensais tout de même avoir quelques retours sur la partie mécanique. L'architecture delta est intéressante en soi

Quoi qu'il en soit j'ai commencé l'impression des pièces de la structures:

Les plus grosses pièces seront imprimées dans mon fablab, mon imprimante n'as pas un plateau assez grand.
La machine sera d'ailleurs construite en premier en partenariat avec le fablab de Voreal: Volab.

Nous sommes en train de sourcer toutes les pièces à partir de la BOM, avec quelques modifications notamment sur la structure qui ne sera pas en tube carré mais en profilé alu 2020 avec des inserts pour le montage.

 

[jjdu33]

bjr ,

détrompe toi , je vais suivre le sujet et merci pour le lien

jjD

 

[vres]

Bonjour,
C'est très joli et les têtes interchangeables en font vraiment une machine polyvalente.
Je serai d'ailleurs curieux de voir comment la pâte à brasé est déposée, je n'ai jamais réussi à faire autre chose que des gros pâtés
Pour le négatif: je trouve que c'est un peu dommage d'avoir de si longues vis à bille pour avoir des courses très limitées à l'arrivée.


Pour le positif: l'utilisation de vis à bille pour une machine delta et quand même plus adéquate que la courroie. Si je devais me faire une machine 3D elle ressemblerai à ça mais à l'envers .

 

[M4vrick]

Bien vu pour la longueur des vis à bille !

La photo c'est la version 1, ils ont fait une évolution avec des vis à billes plus courtes et des supports à mi-hauteur pour réduire le faux rond éventuel et améliorer la précision

Par contre non, l'utilisation de vis à bille est presque la plus mauvaise option.
Les courroies n'ont pas de backlash, toutes les vis à bille en ont et c'est un gros problème. D'ailleurs de leur coté ils ont moulé les noix avec de la résine pour ne pas en avoir !!
J'ai des courroies sur ma delta et la précision est juste fabuleuse dans tous les cas de figure.

 

[vres]

Les courroies n'ont pas de backlash, toutes les vis à bille en ont et c'est un gros problème. D'ailleurs de leur coté ils ont moulé les noix avec de la résine pour ne pas en avoir !!
J'ai des courroies sur ma delta et la précision est juste fabuleuse dans tous les cas de figure.

Je suis loin d'être convaincu mais tu connais le truc mieux que moi. Je me demande comment aussi on peut mouler les noix dans la résine pour supprimer le jeu.

 

[M4vrick]

En fait le problème des noix classiques sur les vis à bille c'est qu'elles ont un léger jeu, soit dans l'axe soit en rotation. Donc quand ta vis fait des aller-retour tu as un léger jeu dans le déplacement linéaire de la noix à chaque changement de direction.
Il existe des noix à rattrapage de jeu, mais elles sont plus grosses et bien plus cher.

Une courroie par contre, si tendue correctement, n'a quasiment pas de retard au changement de direction. Tout juste un peu de perte à cause de l'élasticité mais c'est généralement bien inferieur à ce qu'on peut trouver avec une vis à bille.

Pour la twinteeth ils ont concus des pièces pour mouler la résine au plus proche de la vis, cela supprime quasiment tout le jeu d'une noix classique.
Tu vois la procédure ici: http://www.diyouware.com/node/143
Dans le milieu de la page: Molding anti backlash nuts

Tout ceci est valable évidemment pour le matériel 'grand public', il existe bien des solutions pro pour éviter ces inconvénients mais le budget d'une simple vis à bille de ce type pourrait égaler la machine complète

 

[vres]

Je comprend mieux, ce n'est pas de la vis à bille mais de la vis trapézoïdale. Certaines machine de gravure ont ce genre de vis mais le jeu est éliminé par un double écrou et un ressort.
La résolution Pas/mm est quand même en faveur de la vis.

 

[M4vrick]

Voila un exemple de ce qu'on peut faire avec une delta à courroie, c'est la mienne en cours d'impression sur une des pièces pour la twinteeth:


C'est en vitesse réelle

 

[coredump]

C'est intéressant pour la fonction dépose de pâte a braser, car aujourd'hui il n'est pas rentable de partir sur la réalisation de pcb a l'anglaise/UV (juste a la rigueur le percage, mais avec les CMS...). Une fonction pick'n'place serait pas mal aussi.
Le choix de la tete fixe est par contre bizarre, le format de PCB est alors très réduit, ce qui rends la machine encore moins interessante...

 

[domi.U&M]

hello,
comment calcule t'on la précision théorique d'une telle geométrie en fonction du pas des moteurs?

 

[J-Max]

Bonjour,

En fait, les delta n'ont pas une résolution fixe sur tout le plateau :

Au centre, il y a moins de résolution et plus on s'approche des bords,
plus la résolution est haute.

@M4vrick, elle tourne vite ta Kossel, mais peut-être tu gagnerais
en qualité d'impression à la faire tourner un peu plus lentement.
Remarque, toutes les pièces n'ont pas besoin de qualité.
Sinon, la vidéo est impressionnante, même sur une petite pièce.
Bonne petite machine

++JM

 

[domi.U&M]

merci Jmax pour cette réponse et son illustration concernant la précision.
Effectivement, avec des sinus et des cosinus, on arrive à du variable.

C'est à mon avis pour celà que nous, pauvres usineux amateurs, sommes un peu perplexes:
comment tenir les cote d'usinage d'un simple parallélépipède?
ou sur la gravure d'une antenne hf?

Et pour retomber dans le pas, avec les décimales qui sautent?

Mais bon, ces machines existent. et l'univers est réputé courbe...

 

[M4vrick]

C'est intéressant pour la fonction dépose de pâte a braser, car aujourd'hui il n'est pas rentable de partir sur la réalisation de pcb a l'anglaise/UV (juste a la rigueur le percage, mais avec les CMS...). Une fonction pick'n'place serait pas mal aussi.
Le choix de la tete fixe est par contre bizarre, le format de PCB est alors très réduit, ce qui rends la machine encore moins interessante...

Pourquoi penses-tu qu'il n'est pas rentable de partir sur des PCB en gravure anglaise ou par impression UV? C'est justement la partie UV et la partie déposition de pate qui m'attirent dans ce projet. Cela permet de tirer ses propres PCB en CMS avec une finesse inégalée par rapport à un typon sur transparent à l'imprimante laser.

Et les outils fixe est encore une excellente idée, un dremel qui se ballade c'est lourd, donc il y a beaucoup d'inertie. Soit il faut graver trrrèèèèssss lentement, soit il faut une grosse armature avec des gros moteurs pour aller vite. L'interet d'une delta réside dans la tete la plus légère possible qui permet une grande vitesse avec une mécanique réduite.
D'autant plus que cette architecture permet l'utilisation d'outils divers, il est bien plus dur d'adapter des outils différents sur une tete mobile.

Pour le format de PCB ils sont parti tout simplement sur la version gratuite d'eagle qui est utilisé par beaucoup de hobbyistes dans le monde. Et qui permet déjà de réaliser beaucoup de choses, surtout en CMS !

@M4vrick, elle tourne vite ta Kossel, mais peut-être tu gagnerais
en qualité d'impression à la faire tourner un peu plus lentement.
Remarque, toutes les pièces n'ont pas besoin de qualité.
Sinon, la vidéo est impressionnante, même sur une petite pièce.
Bonne petite machine

++JM

J'ai bien évidemment d'autres profils plus lents si j'ai besoin de précision et d'un beau fini.
Pour une pièce purement mécanique je choisi généralement un profil un peu plus rapide, du moment que les tolérances géométriques sont respectées et que la pièce convient au niveau résistance physique cela me suffit.
Personne ne va aller voir la finesse de l'impression sur un support de moteur PaP :D

 

[coredump]

Vu le prix des pcbhouse chinoises qui font du 2-4 couches avec via en classe 4 et test, ce n'est tout simplement pas rentable (temps, investissement). Il n'y a que sur le délai que c'est intéressant.
Par contre le pick'n'place et l'application de pâte a braser pour faire du reflow en amateur, ça c'est intéressant quand on voit le prix d'un stencil.

 

[M4vrick]

ouais enfin même pour un petit PCB c'est 20-30€ suivant les options, perso j'ai pas les moyens de mettre ca voir plus à chaque fois que je veux un proto, sans compter les 3 semaines d'attentes à chaque fois. A moyen terme la twinteeth est clairement rentable je trouve.
Et dans le cadre du fablab c'est encore plus valable, si quelqu'un a besoin d'un circuit il peut arriver le samedi en début d'apres'm avec son fichier eagle et ses composants, et l'avoir fini en fin d'apres'm.
J'ai déjà fabriqué un four à refusion pour les CMS, le module d'application pour la pâte va accélérer le truc et soulager nos avants bras

 

[J-Max]

Bonjour,

M4vrick, tu fréquentes un fablab particulier ?

++JM

 

[M4vrick]

Oui, le VoLab à Vauréal dans le Val d'Oise (95)

 

[J-Max]

Re,

Félicitations, le partage il n'y a que ça de vrai !
C'est un peu loin pour y passer, mais qui sait...
En Bretagne, nous avons aussi quelques fablabs sympas
Brest, Lannion, et le balbutiant Pontivy, pour ceux que je connais...

++JM

 

[M4vrick]

Je dois déménager du coté de Rennes l'année prochaine, heureux d'apprendre que ca bouge en Bretagne :D

Et oui le partage c'est la base de la culture, c'est pour cela qu'on est sur un forum également: pour partager nos connaissances.

 

[J-Max]

http://www.labfab.fr/

 

[M4vrick]

Merci !

 

[M4vrick]

Petit update rapide: Nous avons commencé à commander les premiers éléments pour la construction.

En premier lieu les profilés aluminium 2020 et les accessoires. Nous attendons un retour de Diyouware pour l'achat du kit hardware.

Coté impression 90% des pièces sont finalisées, il nous manque juste deux éléments du plateau du haut qui seront imprimés dans la semaine.

 

[M4vrick]

Nous avons reçu l'ensemble des pièces mécaniques, tout est complet sauf les deux derniers éléments à imprimer qui ne sont toujours pas fait.

Les profils ont été commandés chez Systeal, une société francaise que je recommande les yeux fermés.
Malheureusement j'ai oublié de prendre des photos

Et le kit de chez Diyouware:

Le colis:

Une fois déballé:

Et l'ensemble des pièces après controle:

Nous avons également rassemblé les éléments electroniques déjà présents au lab:

Le début du montage est prévu pour samedi.

 

[J-Max]

Bonjour,

Je vois deux petites plaques perforées.
J'imagine qu'une va sur l'effector, mais la deuxième ?

++JM

 

[M4vrick]

C'est un gabarit de percage pour les PCB. Pour qu'ils soient parfaitement fixés et centrés sur l'effector.

 

[J-Max]

Re,

Tout s'explique, merci

++JM

 

[M4vrick]

Bonjour,

Il est temps pour moi de faire une grosse mise à jour.
Le travail a avancé relativement lentement au lab, du fait que c'est un projet commun sur lequel nous voulons travailler ensemble.
Mais elle est fonctionnelle depuis hier soir, la calibration n'a pas été facile et nous avons déjà quelques pistes d'améliorations en vues pour compenser certains défauts de conception que nous avons identifiés.

N'hésitez pas à me dire si vous voulez des informations sur certains points.

Je mettrais en ligne une vidéo dans le courant du week-end.

La structure en cours de montage:

Une vue rapprochée d'une des tours:

La fixation des moteurs et de la vis à bille:

Et la fraiseuse finalisée:

Pour le moment nous n'avons fait que des essais de dessins de circuit imprimé avec un stylo à bille.
Nous imprimerons le support pour dremel prochainement pour essayer le fraisage à l'anglaise.

Dans les défauts que nous avons identifié il y a principalement une mauvaise contrainte des trois chariots sur deux axes, il y a un jeu en rotation. C'est dû à la faible longueur des guidages à bille, nous avons dessiné rapidement une pièce pour augmenter la longueur du guidage.
Je ferais des photos avec des explications plus détaillées prochainement.