Dans cet article, je vais m’attaquer à l’ennemi public numéro 1 de l’imprimeur 3D : le Wobble. Qu’est-ce que le wobble exactement ? Comment s’en prémunir ? Peut-on supprimer définitivement ce phénomène de son imprimante 3D ?

C’est quoi le Wobble ?

Le Wobble, prononcé « woubeul » ou encore « wouble » par certains (cette prononciation, bien que fausse, est francisée au maximum) signifie « oscillation » dans la langue de Shakespeare. Le wobble décrit un phénomène qui affecte la qualité d’impression sur les imprimantes 3D utilisant des vis pour le guidage de leur axe Z.

Ce phénomène se traduit sur les pièces imprimées par l’apparition d’ondulations sur les côtés ou les arêtes.

Un exemple de pièce raté où le Wobble est fortement représenté.

Ce phénomène d’ondulations peut être plus ou moins amplifié. Tout dépendra du wobble que présentera votre imprimante 3D.

D’où vient le Wobble ?

Le Wobble résulte de la combinaison de 3 facteurs principaux :

• Rectilinéarité de la vis ou des vis d’axe Z,
• Contraintes exercées sur le montage de la vis d’axe Z (vis flottante, coupleur élastique…),
• Vibrations exercées sur l’ensemble de l’imprimante.

Le premier facteur dépendra de la qualité de fabrication de vos vis, qu’elles soient trapézoïdales ou non. Certains fabricants garantissent une fiabilité quant à la précision de la rectilinéarité de leurs vis. Sur la plupart des imprimantes 3D « bas de gamme » ou, en tout cas, avec un prix très bas, cette rectilinéarité n’est pas assurée. Cependant, ce n’est pas grave, car une vis parfaitement rectiligne n’existe pas. Il est certes possible de posséder des vis dont la variance ne dépasse pas les 0,001 mm par centimètre. Dans ce cas, il faudra mettre la main au portefeuille et se tourner vers des entreprises spécialisées.

En bref, ce premier facteur est difficile à corriger. À moins que votre vis soit complètement tordue, il n’est pas nécessaire de la changer, car le second facteur permet de rattraper les erreurs du premier.

Admettons que notre vis n’est pas parfaitement droite. Si cette dernière est couplée au moteur Z avec un coupleur rigide, elle va tourner sur elle-même en oscillant horizontalement sur les axes XY. En effet, on voit sur le schéma ci-dessus que la vis forme un léger arc de cercle. Comme la vis Z permet le déplacement en Z du chariot de la tête d’impression, les oscillations s’y répercutent directement. Ces petits déplacements se reportent sur les couches de la pièce en cours d’impression qui présente donc des ondulations sur ses surfaces verticales.

Si la vis, l’axe du moteur en Z ou le chariot de la tête d’impression sont contraints, les vibrations venant de l’impression en cours se répercuteront directement sur l’objet imprimé. De même, il est fortement déconseillé de rendre la structure de son imprimante 3D hyperstatique pour pouvoir permettre à l’imprimante « d’évacuer » les vibrations. Par exemple, sur une imprimante cartésienne standard, le « portique » contenant le chariot de la tête d’impression ne doit pas être renforcé de toute part, il faut lui laisser une liberté de mouvement !

Une trop grande rigidité de la structure du portique d’impression peut amener à augmenter la propagation des vibrations dans la tête. Prudence donc.

Attention : certains phénomènes similaires à du wobble peuvent apparaître sur vos impressions 3D. Ci-dessous, un exemple d’oscillation parfaitement symétrique. Ce n’est donc pas la couche qui se déplace, mais certaines couches qui sont plus larges que d’autres. Cela peut venir d’un filament de mauvaise qualité, d’un défaut de température ou de flux. Dans ce dernier cas, il faudra vérifier au niveau du système d’entraînement du fil (vitesse, buse bouchée, etc.). Il faudra également veiller à ce que la hauteur de couche ne varie pas pendant l’impression.

Lors d’oscillations constantes et symétriques sur la pièce, il faut penser à vérifier la température et la vitesse d’extrusion du filament.

Que faire pour supprimer le wobble ?

Tout d’abord, il faut veiller à ce que la/les tige(s) qui permettent le guidage en Z ne soient pas contraintes sur toute leur longueur, elles ne doivent pas frotter ou freiner la course du chariot. Pour cela elles doivent être rectilignes et parallèles entre elles.

Les vis de ma Dagoma ne sont pas droites, mais elles restent libres de leurs mouvements. Pas de soucis d’impression de mon côté.

Ensuite, il faut également veiller à ce que la/les vis de guidage en Z ne soit pas contrainte(s) également. Si votre imprimante 3D possède des roulements en haut et en bas « pour guider » votre vis, enlevez-les. La vis doit être libre de ses mouvements. Elle doit être « flottante« . Il n’y a que sur les imprimantes haut de gamme avec des tiges et vis rectifiées qui peut se permettre un guidage. Guidage, qui n’apporte pas grand-chose ! (mis à part l’esthétisme de la machine).

Enfin, pour rattraper les petits défauts d’alignement et de rectilinéarité de votre vis, il faut s’assurer que le couplage de la vis avec le moteur soit effectué par un coupleur souple. Cela donné une élasticité à votre axe qui empêchera la création de contraintes d’alignement ! De plus, ce coupleur permet également de réduire les efforts sur les roulements du moteur et donc d’augmenter la durée de vie de celui-ci !

Un coupleur souple.

La vis sera ainsi libre de se déplacer et n’entraînera plus que le chariot, sans contraintes aucunes. Si la vis n’est pas parfaitement droite, le coupleur flexible se tordra légèrement pour suivre la course du chariot et absorbera ainsi une grosse partie des oscillations. Pour avoir un meilleur résultat, vous pouvez passer sur des vis trapézoïdales si votre imprimante n’en possède pas encore. Cela réduira les frictions sur les déplacements en Z et rendra votre système plus résistant à l’effort.

Enfin, si vos problèmes de wobble ne sont toujours pas résolus, vérifiez la précision de votre pas en Z, imprimez des cubes de test et vérifiez l’état des courroies et du filetage de la vis de votre imprimante 3D.

Les systèmes anti-wobble, pour ou contre ?

Chez les hébergeurs de modèles 3D tels que Thingiverse, Cults3D, etc., on retrouve bien souvent ces systèmes ou petits objets visant à réduire le wobble de vos imprimantes 3D. Certains y voient une nette amélioration de la qualité de leur impression, alors que chez d’autres cela ne fait qu’empirer les choses.

Selon moi, ces systèmes rajoutent des contraintes aux guides d’axe Z : vis et tiges. Chez certains l’ajout d’une contrainte peut gommer un défaut. Cependant, le souci existe encore, cette nouvelle contrainte n’est qu’une rustine qui vient « cacher » le problème existant sur la machine. Selon moi, je vous conseille d’abord de vérifier la linéarité de vos tiges et de vos vis. Bien entendu, il faudra également vérifier le bon graissage de votre imprimante et donc vous reporter directement à votre manuel d’entretien (le spray PTFE sec fait des merveilles !).

Notez également qu’il existe encore d’autres façons de corriger ce problème. Avec une vis bien droite par exemple, le problème aura beaucoup moins tendance à se manifester. Une autre solution consiste à rendre l’écrou du chariot flottant. C’est plus compliqué à réaliser, car il faut que l’écrou puisse se déplacer en XY tout en étant bloqué en rotation. Il faut donc un couplage élastique de l’écrou avec le chariot sur les axes XY.

En conclusion

Pour résumer, si jamais vous êtes face au phénomène wobble :

• Vérifiez l’état de vos tiges et vis : rectilinéarité, état du filetage, graissage,
• Vérifiez l’état de vos coupleurs : souples et légèrement flexibles,
• Vérifiez que vos vis ne soient pas contraintes.

Si avec tout ça, vous avez encore du wobble (si c’est bien de wobble dont il s’agit), vous pouvez toujours vous pencher sur les différents « systèmes anti-wobble » dont je ne suis absolument pas fan :-D.

Personnellement, j’ai une Creality CR-10 avec une vis trapézoïdale très droite et une Dagoma DiscoEasy 200 dont les 2 vis en Z dansent au rythme de l’impression (les vis ne sont pas des plus droites !). Cependant, mes impressions ne souffrent pas de wobble.

Et vous ? Avez-vous déjà eu du wobble sur vos impressions ?

Ben.