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Cartes de contrôleur d’imprimante 3D: guide d’achat et principales recommandations

La simplicité et la convivialité des imprimantes 3D modernes démontrent à quel point la technologie se cache sous le capot. Les imprimantes 3D disposent d’un grand nombre de moteurs, de capteurs et d’éléments chauffants qui fonctionnent ensemble pour atteindre l’objectif de la machine. Cependant, le «cerveau» central qui dirige tous ces composants est la carte contrôleur d’une imprimante 3D.

Si vous avez acheté une imprimante 3D de bureau entièrement assemblée, vous n’aurez probablement pas à vous soucier de choisir une carte contrôleur. Ce guide est destiné à ceux qui souhaitent assembler leurs propres imprimantes 3D DIY.

Que sont les cartes contrôleur d’imprimante 3D?

Les cartes de contrôle sont des cartes de circuits imprimés (PCB) compactes qui gèrent toutes les fonctions logiques et les exigences d’une imprimante 3D. Il reçoit les commandes g-code du logiciel du slicer et les convertit en commandes pour les différents composants de l’imprimante, y compris les moteurs et les éléments chauffants. La carte contrôleur reçoit également des données des capteurs de l’imprimante, les exécutant via un algorithme intégré pour obtenir la réponse appropriée.

Les anciennes imprimantes 3D avaient généralement des cartes de contrôle de base conçues pour gérer uniquement les fonctions fondamentales nécessaires à l’impression 3D. Cependant, les cartes de contrôleur ont évolué au cours des deux dernières années pour s’adapter à des fonctionnalités telles que l’accès Wi-Fi, des temps de réponse plus courts, des algorithmes plus complexes et des moteurs plus puissants.

Que rechercher dans une carte contrôleur d’imprimante 3D

Malgré la prédominance des imprimantes 3D entièrement assemblées, il existe toujours un énorme marché pour les cartes de contrôleur pour ceux qui souhaitent assembler des imprimantes 3D personnalisées. Avec autant de marques et de modèles, en choisir un avec les bonnes spécifications peut être une tâche écrasante. Pour vous aider à choisir la carte contrôleur qui correspond le mieux à vos besoins, voici quelques facteurs à prendre en compte:

Compatibilité du micrologiciel

Chaque carte contrôleur est livrée avec un micrologiciel intégré. La chose importante à vérifier est que ce firmware est compatible avec votre imprimante 3D et ses composants. Par exemple, certaines cartes contrôleur Arduino sont conçues uniquement pour des modèles d’imprimantes 3D spécifiques. Les plus génériques, comme RAMPS ou RAMBo, ont des listes de compatibilité plus larges.

Une compatibilité plus large n’est pas toujours idéale, car une carte contrôleur plus spécialisée utilise généralement mieux les fonctionnalités plus complexes d’une imprimante 3D. Notre conseil est de penser à une version que vous recherchez et de rechercher des composants compatibles avec elle.

Puissance du processeur

Les cartes 8 bits sont très courantes dans les anciennes imprimantes 3D, mais vous pouvez actuellement obtenir des cartes contrôleur 32 bits. Théoriquement, les cartes 32 bits sont capables de traiter plus de calculs par minute que les cartes 8 bits et devraient aider à réduire le temps d’impression pour un projet donné. Cela ne se traduit pas toujours bien par les performances réelles car il existe plusieurs autres goulots d’étranglement tout au long du processus, tels que la connexion USB ou le mouvement des moteurs pas à pas.

Dans tous les cas, obtenir une carte 32 bits par rapport à une carte 8 bits est considéré comme un bon choix dans la mesure où votre construction est plus évolutive. Pour les bricoleurs, la possibilité de mettre à niveau avec de meilleurs composants est toujours considérée comme une bonne chose.

Communication filaire ou sans fil

La communication filaire avec la carte contrôleur n’est pas vraiment un problème de nos jours. Presque toutes les cartes contrôleur offrent une pléthore de ports de communication filaires, y compris l’USB Type-A classique, le plus récent USB Type-C, le mini-USB et le micro-USB.

Encore une fois, nous préférons proposer une version à l’épreuve du temps. Cela signifie équiper votre imprimante 3D d’options de communication sans fil. Les capacités Wi-Fi seraient idéales, même si elles peuvent rendre une carte contrôleur assez chère. Vous pouvez économiser quelques dollars en recherchant une carte avec un port Ethernet. Dans tous les cas, vous aurez la possibilité de contrôler ou de surveiller votre imprimante 3D à distance.

Pilotes pas à pas

Un pilote pas à pas est essentiellement le circuit qui contrôle le fonctionnement des moteurs pas à pas. Ils fonctionnent en envoyant des impulsions contrôlées de courant aux moteurs pas à pas afin qu’ils fonctionnent dans les incréments désirés. Les moteurs pas à pas, à leur tour, gèrent des mouvements de haute précision dans l’imprimante 3D tels que la rotation des engrenages de l’extrudeuse et le mouvement de la buse le long du lit d’impression. Le pilote pas à pas est une partie particulièrement cruciale de la carte contrôleur car il a tendance à chauffer et à s’user assez rapidement.

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Il existe deux options lors du choix d’un assemblage de pilote pas à pas: il peut être intégré à la carte ou branché séparément. Les pilotes pas à pas intégrés ont généralement une meilleure dissipation thermique, ce qui les fait durer plus longtemps. Cependant, ils peuvent également être pénibles à remplacer. En revanche, les pilotes plug-in sont plus faciles à remplacer mais présentent l’inconvénient des dissipateurs thermiques plus petits.

Performances micro-pas

Le micro-pas est le processus par lequel les cartes de contrôleur peuvent diviser le mouvement des moteurs pas à pas à des intervalles encore plus petits. Bien que cela puisse améliorer la résolution d’une imprimante, toute imprimante 3D est toujours limitée par d’autres facteurs tels que le diamètre de la buse.

Le plus grand avantage d’un meilleur micropas réside dans la réduction des vibrations dans le mouvement du composant entraîné par un moteur pas à pas. Cela signifie une meilleure efficacité électrique et moins de bruit.

Les avantages d’un meilleur micropas peuvent sembler subtils, mais ils sont souvent suffisants pour justifier le choix d’une carte plutôt que l’autre. La plupart des cartes contrôleur sont capables de micropas de 1/16, mais d’autres cartes peuvent aller aussi petites que 1/128 ou 1/256. Cependant, vous aurez toujours besoin du bon pilote pas à pas et du bon moteur pas à pas pour profiter des avantages d’un meilleur micropas.

Top 5 des meilleures cartes contrôleur d’imprimante 3D

1. Carte contrôleur d’imprimante 3D à affichage intelligent BIGTREETECH TFT35 V3.0

Cette carte contrôleur de BIGTREETECH est l’une des options de mise à niveau les plus populaires, en particulier pour ceux qui utilisent les imprimantes 3D Ender 3 Pro. Sa caractéristique principale, bien sûr, est l’écran tactile intégré. Cette interface à écran tactile permet d’accéder plus facilement au réglage, à l’étalonnage et à d’autres fonctionnalités plus avancées. Cependant, le bouton rotatif classique est toujours là pour les utilisateurs plus anciens.

Cette carte contrôleur est livrée avec un processeur ARM Cortex-M3 32 bits 120 MHz. Il n’a pas de capacité Wi-Fi intégrée mais dispose d’un port réservé pour un module Wi-Fi externe. Si vous ne disposez pas de l’équipement pour vous connecter sans fil à la carte, vous pouvez simplement imprimer des modèles sur la carte à l’aide d’une carte SD. La carte contrôleur dispose de deux ensembles de ports d’extension UART pour les composants que vous souhaitez ajouter à votre imprimante 3D, tels qu’un capteur de rupture de filament.

Une chose à noter à propos de la carte contrôleur BIGTREETECH est qu’elle n’est pas vraiment conviviale. Une mauvaise documentation signifie que la configuration de la carte n’est pas facile et que la carte n’est pas conçue pour être plug-and-play. Son firmware intégré n’est pas open source, ce qui nuit quelque peu à son objectif de bricolage. Ce n’est pas une carte terriblement chère, mais l’ajout d’un écran tactile signifie qu’il existe des dizaines de cartes moins chères.

2. Carte contrôleur Rumba améliorée BIQU

Carte contrôleur Rumba améliorée BIQU

La carte de contrôle Tango de BIQU est l’une des cartes de contrôle les plus polyvalentes du marché. Non seulement il prend en charge une large gamme d’imprimantes 3D, mais il est également compatible avec l’impression 3D multicolore. Le meilleur de tous, c’est remarquablement bon marché.

Cette carte contrôleur est livrée avec un processeur ATMEGA2560, six interfaces de moteur pas à pas, cinq interfaces de capteur de température, un port d’extension pour un écran LCD, une modulation de largeur d’impulsion à six voies (PWM) et une compatibilité avec tous les micrologiciels liés aux RAMPS.

La meilleure chose à propos de cette planche est sa polyvalence. Il s’agit essentiellement d’une carte RUMBA avec beaucoup de connecteurs supplémentaires, laissant de la place pour plus de servomoteurs et de pilotes pas à pas. Le micrologiciel Marlin fonctionne bien, a des mises à jour simples et est assez facile à utiliser.

À moins de 30 $, la carte contrôleur BIQU est difficile à battre en termes de rapport qualité-prix. Certains utilisateurs ont rencontré des problèmes d’alignement lors de la connexion des broches de leurs pilotes. La carte est également un peu plus grande que la carte RUMBA standard, vous devrez donc peut-être vérifier si vous avez de l’espace sur le support de la carte contrôleur de votre imprimante 3D.

3. Carte de contrôle BIGTREETECH SKR Mini E3 V1.2

Carte de contrôle BIGTREETECH SKR Mini E3 V1.2

Autre entrée de BIGTREETECH, cette carte de contrôle est une version «épurée» de la carte de contrôle V3.0 avec un écran tactile intégré. Au lieu de cela, cette carte contrôleur est un peu plus démodée, optant plutôt pour des supports d’affichage au lieu d’un écran intégré.

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La carte de contrôle Mini E3 dispose toujours du processeur ARM Cortex-M3 32-BIT 72 MHz, du micrologiciel Marlin 2.0 et d’une dissipation thermique optimisée. La carte a été conçue comme une mise à niveau pour les séries d’imprimantes 3D Ender-5 et Ender-3, elle a donc le facteur de forme exact des cartes Creality. Cela signifie que l’échange de cette carte avec votre carte existante devrait être rapide et facile. Jusqu’à présent, aucun problème d’alignement n’a été signalé.

La carte V.12 est livrée avec des pilotes de moteur pas à pas silencieux, ce qui devrait entraîner des opérations d’imprimante 3D beaucoup plus silencieuses. Par rapport aux cartes d’origine, la SKR Mini E3 aurait des vitesses de traitement cinq fois plus rapides et plus de deux fois la mémoire flash d’origine. Notez que vous devrez également mettre à jour le firmware de votre imprimante 3D pour que cette carte de contrôle fonctionne. Toutes les mises à jour du firmware sont disponibles via la page GitHub de Bigtreetch.

4. Carte mère Creality 3D Silent Mainboard V1.15

Carte mère Creality 3D Silent Mainboard V1.15

La carte mère silencieuse V1.15 de Creality est conçue pour un plus grand nombre d’imprimantes 3D – les Ender 3, Ender 3 Pro, Ender 5 et CR-10. Comme son nom l’indique, la carte mère Creality Silent est conçue pour aider l’imprimante 3D à produire un bruit minimal. Cela dit, ne vous attendez pas à ce que cette carte rende vos moteurs pas à pas complètement silencieux.

En tant que remplacement de carte simple, l’installation de la carte mère silencieuse est beaucoup plus facile que la plupart des autres cartes contrôleur d’imprimante 3D. La carte est livrée avec un micrologiciel préinstallé pour Ender 3 et Ender 3 Pro. Pour ceux qui souhaitent utiliser cette carte avec l’Ender 5 Pro ou CR-10, le firmware devra être installé par carte SD. Si vous ne savez pas comment effectuer un échange de carte, la meilleure sauvegarde serait de prendre des photos de la carte actuelle de votre imprimante.

Malgré la facilité d’installation, l’expérience des clients qui ont utilisé cette carte est mitigée. Les utilisateurs ont signalé une variété de problèmes liés à un chauffage lent, des impressions de mauvaise résolution et des mesures de température inexactes. Ces problèmes proviennent probablement d’une installation ou d’une configuration incorrecte, ce qui signifie que l’utilisation de la carte mère Creality Silent peut ne pas être aussi simple que le suggèrent les fabricants.

5. Carte contrôleur d’imprimante 3D Entweg GT2560

Carte contrôleur d'imprimante 3D Entweg GT2560

Pour compléter cette liste, vous trouverez la carte contrôleur GT2560 d’Entweg, conçue pour remplacer le kit Arduino Mega2560 et RAMPS 1.4 pour les imprimantes 3D Ultimaker. Cette carte a le même processeur Mega2560 mais présente un facteur de forme plus compact, une meilleure dissipation thermique et des connecteurs plus stables pour les composants périphériques.

La carte est livrée avec un support pour un écran LCD et une interface de carte mémoire, permettant le chargement de modèles 3D même sans PC. De plus, la carte offre la possibilité de fonctionner à 24 V au lieu de seulement 12 V, ce qui permet de faire fonctionner les moteurs à des taux de rotation plus élevés et à un couple plus élevé. Théoriquement, cela devrait accélérer le processus d’impression, même si vous devrez faire attention aux vibrations supplémentaires et à leurs effets sur la qualité d’impression.

Dans l’ensemble, il s’agit d’une carte de contrôle bien conçue qui parvient à s’adapter à tous les ports essentiels de l’Arduino Mega2560 dans un facteur de forme plus petit. C’est loin d’être la carte de contrôle la moins chère pour les imprimantes 3D mais semble valoir le prix du processeur puissant et de la fiabilité améliorée.

Dernières pensées

Derrière toutes les fonctionnalités sophistiquées et les mouvements bien coordonnés d’une imprimante 3D se cache un ordinateur qui traite toutes les commandes g-code et les informations des capteurs. Grâce à une série de commandes logiques, la carte contrôleur d’une imprimante 3D commande aux éléments chauffants de chauffer à des températures spécifiques et aux moteurs de tourner à des vitesses définies.

Compte tenu de l’objectif d’une carte contrôleur, il n’est pas surprenant qu’il existe un marché énorme pour ces cartes qui attirent les utilisateurs d’imprimantes 3D DIY. Même si vous utilisez une imprimante 3D entièrement assemblée, il existe probablement des cartes de contrôleur améliorées que vous pouvez échanger contre votre carte de contrôle de stock.

Cela peut être une opération assez complexe. Si vous souhaitez échanger votre carte de contrôle, vous voudrez savoir comment installer un nouveau micrologiciel sur votre imprimante 3D et comment configurer de nouveaux circuits pour les composants périphériques.

Avertissement; Les imprimantes 3D ne doivent jamais être laissées sans surveillance. Ils peuvent présenter un risque d’incendie.

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