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

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

La simplicité et la convivialité des imprimantes 3D modernes croient à quel point la technologie se trouve 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, choisir une carte contrôleur est probablement quelque chose que vous n’aurez pas à vous soucier. Ce guide est destiné à ceux qui souhaitent assembler leurs propres imprimantes 3D DIY.

Que sont les cartes contrôleur d’imprimante 3D?

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

Les imprimantes 3D plus anciennes avaient généralement des cartes de contrôleur 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 prévalence d’imprimantes 3D entièrement assemblées, il existe toujours un énorme marché pour les cartes de contrôle pour ceux qui souhaitent assembler des imprimantes 3D sur mesure. 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 la mieux adaptée à vos besoins, voici quelques facteurs à considérer:

Compatibilité du firmware

Chaque carte contrôleur est livrée avec un firmware intégré. La chose importante à vérifier est de savoir si 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 celle-ci.

Puissance du processeur

Les cartes 8 bits sont très courantes dans les anciennes imprimantes 3D, mais vous pouvez obtenir dès maintenant 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 goulets 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 une bonne chose dans la mesure où votre version est plus évolutive. Pour les amateurs de bricolage, 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 plus vraiment un problème de nos jours. Presque toutes les cartes de contrôleur offrent une pléthore de ports de communication câblés, y compris l’USB Type-A classique, le plus récent USB Type-C, mini-USB et 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, bien qu’elles puissent 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 de courant contrôlées aux moteurs pas à pas afin qu’ils fonctionnent dans les incréments souhaités. 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 ils ont tendance à chauffer et à s’user assez rapidement.

Il y a deux options lors du choix d’un ensemble 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 de la chaleur, ce qui les fait durer plus longtemps. Cependant, ils peuvent également être difficiles à remplacer. En revanche, les pilotes de plug-in sont plus faciles à remplacer mais présentent l’inconvénient de dissipateurs de chaleur plus petits.

Performances de micropas

Le micropas 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 meilleur avantage d’une meilleure 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’une meilleure micropas peuvent sembler subtils, mais ils sont souvent suffisants pour justifier le choix d’une planche par rapport à l’autre. La plupart des cartes contrôleur sont capables de micropas 1 / 16ème, mais d’autres cartes peuvent aller aussi petit que 1/128 ou 1/256. Cependant, vous devrez toujours avoir le bon pilote pas à pas et le bon moteur pas à pas pour réaliser les avantages d’une meilleure micropas.

Top 5 des meilleures cartes contrôleur d’imprimante 3D

1. Carte contrôleur d’imprimante 3D Smart Display 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 des imprimantes 3D Ender 3 Pro. Sa principale caractéristique, bien sûr, est l’écran tactile intégré. Cette interface à écran tactile facilite l’accès au réglage, à l’étalonnage et à d’autres fonctionnalités plus avancées. Cependant, le bouton rotatif classique est toujours là pour les utilisateurs plus à l’ancienne.

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 à la carte sans fil, vous pouvez simplement imprimer des modèles sur la carte à l’aide d’une carte SD. La carte contrôleur possède deux ensembles de ports d’extension UART pour les composants que vous souhaitez ajouter à votre imprimante 3D, comme un capteur de fin de filament.

Une chose à noter à propos de la carte contrôleur BIGTREETECH est qu’elle n’est pas exactement conviviale. Une documentation médiocre 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 micrologiciel 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 mise à niveau BIQU

La carte de commande Tango de BIQU est l’une des cartes de contrôleur 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. Mieux encore, 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 à 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 firmware 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 la place sur le support de la carte contrôleur de votre imprimante 3D.

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

Autre entrée de BIGTREETECH, cette carte de contrôle est une version «allégée» de la carte de contrôle V3.0 avec 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 affichage intégré.

La carte de contrôle Mini E3 a toujours le processeur ARM Cortex-M3 32-BIT 72 MHz, le firmware Marlin 2.0 et 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 d’origine. 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 se traduire par des opérations d’imprimante 3D beaucoup plus silencieuses. Par rapport aux cartes mères, 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 micrologiciel 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

La carte mère silencieuse V1.15 de Creality est conçue pour un plus grand nombre d’imprimantes 3D – Ender 3, Ender 3 Pro, Ender 5 et CR-10. Comme son nom l’indique, la carte mère silencieuse Creality 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.

Étant un remplacement simple de la carte, 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 firmware préinstallé pour Ender 3 et Ender 3 Pro. Pour ceux qui souhaitent utiliser cette carte avec 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 divers problèmes liés à un chauffage lent, à des impressions de mauvaise résolution et à des mesures de température inexactes. Ces problèmes proviennent probablement d’une mauvaise installation ou configuration, ce qui signifie que l’utilisation de la carte mère silencieuse Creality peut ne pas être aussi simple que les fabricants l’impliquent.

5. Carte contrôleur d’imprimante 3D Entweg GT2560

Pour compléter cette liste, la carte contrôleur GT2560 d’Entweg a été 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 la prise en charge d’un écran LCD et d’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 et à un couple plus élevés. Théoriquement, cela devrait accélérer le processus d’impression bien que vous deviez faire attention aux vibrations supplémentaires et à ses effets sur la qualité d’impression.

Dans l’ensemble, il s’agit d’une carte de commande 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 pour le processeur puissant et la fiabilité améliorée.

Dernières pensées

Derrière toutes les fonctionnalités sophistiquées et les mouvements bien coordonnés d’une imprimante 3D se trouve un ordinateur qui traite toutes les commandes et informations du code g provenant 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.

Étant donné le but d’une carte contrôleur, il n’est pas surprenant de constater qu’il existe un énorme marché pour ces cartes qui plaisent aux 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 des stocks.

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