L’Original Prusa MMU3 est notre solution efficace pour les MK3S+ et MK4, permettant à ces imprimantes 3D à buse unique d’imprimer en utilisant jusqu’à 5 filaments. Alors que le MMU3 pour la MK3S+ est sorti depuis plus de trois mois et reçoit d’excellents retours, nous continuons de repousser encore plus loin la variante pour la MK4. Dans ce journal de développement, nous aimerions parler des problèmes techniques que nous avons rencontrés, de la manière dont nous les avons résolus et de ce qu’il reste à résoudre avant de pouvoir commencer à expédier les unités de production.

Fiabilité du MMU3 pour la MK3S+

La principale raison pour laquelle nous avons créé un successeur à notre MMU2S était d’améliorer sa fiabilité et sa facilité d’utilisation sans nécessiter de longs réglages et calibrations. Nous livrons la mise à niveau MMU3 pour la MK3S+ depuis plus de trois mois maintenant (depuis juillet), et nous sommes ravis de constater que la fiabilité observée lors de nos tests bêta internes et externes se retrouve également dans l’expérience client. Réaliser d’énormes impressions couleur de plus de 70 heures en 5 couleurs sans aucune intervention est exactement ce que nous visions.

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Naturellement, nous souhaitons que le MMU3 pour la MK4 soit tout aussi fiable, voire plus. Cependant, nous avons du mal à égaler les performances de la MK3S+. Pourquoi ?

Comprendre la baisse de fiabilité de MMU3 sur la MK4

Les MK3 et MK4 utilisent la même unité MMU3 – il n’y a aucune différence entre elles. Il faut donc se demander si le MMU3 fonctionne bien sur la MK3S+, pourquoi ne fonctionne-t-il pas aussi bien sur la MK4 ? Les différences entre eux résident dans les têtes d’impression. Chaque imprimante utilise un système d’extrusion et de hotend entièrement différent. Elles sont également basées sur une architecture de carte mère et de firmware différente de l’imprimante elle-même.

Lorsque nous avons annoncé pour la première fois le MMU3 en mars 2023, tout était prêt et fonctionnait de manière fiable avec la MK3S+ et la MK4. Nous préparions des unités pour les bêta-testeurs externes et nous prévoyions que les unités de production commenceraient à être expédiées fin juin. Le seul problème à l’époque était notre capacité de fabrication. Cependant, dès que l’été est arrivé et que les températures ambiantes dans toutes nos fermes d’essai ont augmenté de 6 à 10 degrés Celsius, nous avons commencé à constater une baisse de fiabilité du MMU3 sur la MK4 (mais pas sur la MK3S+). Cela était principalement dû à de fins cheveux d’ange de filament qui ont commencé à s’accumuler près des engrenages d’entraînement.

Sur la MK3S+, ces cheveux d’ange apparaîtraient également, mais dans une bien moindre mesure. De plus, l’extrudeur de la MK3S+ a un design assez ouvert et le chemin du filament est complètement droit, nous n’avons donc constaté aucun problème lors de nos tests. Sur la MK4, cependant, ces traînées de filament apparaissaient beaucoup plus fréquemment et causaient de nombreux problèmes lors des chargements et déchargements répétés.

Un cas extrême de formation de cheveux d’ange de filament sur la pointe

Dépanner la cause de ces fins cheveux d’ange de filaments nous a conduit dans un terrier de lapin en enquêtant sur ce qui a changé et en recherchant des moyens de rendre les pointes à nouveau parfaites. Nous changions les buses, les températures d’impression et ambiantes, ainsi que les vitesses. Le résultat de cette recherche complexe est une nouvelle logique de changement de filament.

Stratégie de changement de filament complètement nouvelle – élimination des cheveux d’ange

Tout d’abord, permettez-moi de résumer le fonctionnement du changement de filament sur le MMU3 avec la MK3S+.

1. La tête d’impression se déplace au-dessus de la tour de nettoyage
2. Pilonnage rapide – extrusion rapide d’un tout petit morceau de filament pour former une belle pointe
3. Le filament est déchargé jusqu’à l’unité MMU
4. Le sélecteur se déplace vers la nouvelle position et charge le filament dans la tête d’impression
5. La tête d’impression commence à extruder dans la tour de nettoyage/le remplissage/l’objet de nettoyage et la couleur du filament extrudé change progressivement

Dans ce processus, la buse est remplie du filament précédemment utilisé jusqu’à l’étape 5. Lorsque nous utilisons ce processus sur la MK4, la rétraction à l’étape 3 provoque l’extraction d’une infime quantité de filament fondu, ce qui crée cette fine mèche de plastique problématique. À l’étape 5, le nouveau filament doit expulser tout le plastique fondu. C’est donc également à l’étape 5 que la majorité des déchets sont générés..

Afin d’éliminer les minuscules mèches ou cheveux d’ange de filament sur la MK4, nous avons créé une toute nouvelle stratégie de changement de filament, spécialement conçue pour la géométrie du Nextruder. Elle ressemble à peu près à la façon dont une traction à froid (cold pull) est effectuée.

1. La tête d’impression se déplace au-dessus de la tour de nettoyage
2. Le pilonnage rapide se produit : l’imprimante se déplace à toute vitesse et tout le filament fondu est poussé de la buse vers la tour de nettoyage. L’extrusion rapide refroidit également un peu la buse.
3. « Estampage » – désormais, seul le filament partiellement chauffé est rapidement pressé contre l’intérieur de la buse pour améliorer la forme de la pointe (un négatif de la buse).
4. Le sélecteur se déplace vers la nouvelle position et charge le filament dans la tête d’impression
5. Une petite extrusion est réalisée dans la tour de nettoyage pour stabiliser le flux, mais la couleur est presque immédiatement propre

De cette façon, il y a peu ou pas de plastique fondu dans la buse après l’étape 3, ce qui nous permet d’obtenir de belles pointes de filaments avec le Nextruder de la MK4, même à des températures ambiantes très élevées. Nous testons cela en permanence dans une enceinte d’essai spéciale à température contrôlée, qui peut faire fonctionner une petite ferme d’impression. Nous avons passé des mois à perfectionner cette nouvelle routine de changement de filament, en cataloguant l’effet que chaque petite différence a sur la pointe du filament.

La pointe du filament avec la nouvelle stratégie de déchargement

Un effet secondaire bienvenu de cette nouvelle stratégie est une réduction des déchets. La majeure partie se produit désormais lors de l’étape de pilonnage (étape 2), mais comme il y a très peu de mélange de couleurs, le gaspillage global est réduit.

La mise en place de cette nouvelle stratégie a été un processus long et fastidieux, car chaque changement nécessite au moins 2 à 3 jours d’impression continue sur l’ensemble de la ferme d’impression MMU pour obtenir un échantillon raisonnable d’augmentation ou de diminution de la fiabilité. Il nous a fallu attendre fin août pour arriver à un point où nous étions satisfaits des pointes que cette procédure générait à différentes températures ambiantes. Et nos développeurs restent prudents quant à la qualifier de « version finale » de la procédure de changement de filament sur la MK4. Par exemple, nous aimerions tester un échantillon beaucoup plus large de couleurs et de marques de filaments.

Vous vous demandez peut-être pourquoi nous nous en tenons à la manière dure de produire des pointes sans cheveux d’ange. Deux raisons principales. Premièrement, ce système nous permet de décharger la plupart du matériau de la hotend et de le réutiliser la prochaine fois que cette couleur sera nécessaire. Et deuxièmement, comme la buse est fondamentalement propre avant le prochain chargement de matériau, il y a beaucoup moins de mélanges entre eux par rapport au filament qui le rejoint ou le coupe et laissant le reste dans l’extrudeur. Cela réduit considérablement les déchets et le temps.

Bien entendu, la solution idéale est d’avoir des têtes d’outils complètement séparées, comme l’Original Prusa XL. Avec ce type de configuration, le besoin de vider la buse de la couleur précédente à chaque changement de filament est complètement éliminé. La tour de nettoyage efficace du MMU3 est la deuxième meilleure chose, permettant à nos imprimantes 3D à buse unique d’imprimer avec jusqu’à 5 filaments.

Problèmes actuels du MMU3 sur la MK4

Avec la nouvelle procédure de chargement en place, la fiabilité du MMU3 sur la MK4 a considérablement augmenté. Mais comme cela arrive avec des changements majeurs comme celui-ci, la modification d’une chose affecte d’autres parties du système et les choses qui fonctionnaient parfaitement doivent à nouveau être ajustées.

Le MMU3 peut effectuer plus de 2 000 changements de filament pour de grandes impressions et tous doivent se dérouler parfaitement. Quelques échecs de changement de filament suffisent à être vraiment ennuyeux, même si l’erreur est récupérable la plupart du temps (l’écran LCD vous montrera ce qui n’a pas fonctionné et comment y remédier).

Stress test du MMU3 sur la MK4 – Impression 5 couleurs – 1500 changements de filament

Par exemple, nous avons découvert que le capteur de filament se déclenche désormais à un moment légèrement différent avec les nouvelles pointes de filament. Cela provoquait des trous dans la tour de nettoyage et parfois même dans l’impression. Une chose similaire s’est produite lorsque nous avons activé l’Input Shaping, le Precise Stepping et la Pressure Advance (c’est là que se trouvait l’erreur numérique) et que nous avons commencé à imprimer la tour de nettoyage à grande vitesse. Nous avons maintenant ajusté l’algorithme et résolu ces deux problèmes.

Ce sont les trois problèmes restant à résoudre – ce sont les causes les plus courantes des problèmes d’impression. Environ 15% des erreurs sont dues à une détection incorrecte du filament entrant dans la tête d’impression. Tout comme sur la MK3S+, nous avons développé une version alternative des pièces imprimées autour du capteur de filament pour résoudre ce problème sur la MK4. Plutôt que de détecter le filament entrant simplement dans la zone au-dessus des engrenages d’entraînement, le nouveau levier est actionné par le filament ouvrant légèrement les portes de l’idler. Ainsi, le capteur à effet Hall ne se déclenche que lorsque le filament entre réellement dans les engrenages d’entraînement. Nous continuons à itérer sur cette pièce, jusqu’à ce que nous éliminions le problème, ou du moins le rendions extrêmement rare.

Avec la nouvelle pièce imprimée, le levier est actionné par le filament entrant dans le pignon d’entraînement et ouvrant les portes de l’idler.

Un autre problème légèrement moins courant est que le capteur de filament de l’unité MMU3 elle-même ne se déclenche pas correctement. Étant donné que ce capteur fonctionne parfaitement sur la MK3S+, le problème est très probablement dû à de minuscules débris parfois générés par les chargements de filament – cela peut bloquer la bille de la FINDA lors du déchargement.

Le problème le plus courant à l’heure actuelle (environ 50% de tous les échecs) est dû au fait que le filament ne passe pas facilement à travers l’extrudeur et dans le guide de filament métallique (le « tube » connecté à la buse). Cela peut se manifester de plusieurs manières, comme par exemple lorsque le filament reste coincé sur le bord du tube. Nous travaillons sur des solutions à la fois mécaniques et firmware, par exemple un rechargement automatique du filament qui est lancé lorsque l’imprimante détecte que cette situation se produit.

Si vous avez modifié la configuration de bobines après avoir découpé le fichier, le nouvel écran de pré-impression vous permet de réassigner les couleurs, de configurer le spool-join ou de recharger différents matériaux.

Quand allons-nous l’expédier ?

Les retards répétés sont frustrants pour vous, nos clients et notre équipe. Cela dit, nous avons décidé de ne pas commencer à expédier le MMU3 pour la MK4 tant que nous ne serons pas sûrs que la fiabilité atteigne les objectifs que nous nous sommes fixés. Il est extrêmement difficile de prévoir quand cela se produira.

Il est fort possible que nos testeurs confirment que les dernières modifications ont résolu les problèmes répertoriés – et nous serons prêts à commencer l’expédition d’ici quelques semaines. Mais il est également possible que la solution ne soit pas suffisante et qu’il nous faille encore plus de temps pour que tout soit bon. Honnêtement, nous ne le savons pas, et à ce stade, nous préférons le dire à voix haute plutôt que de vous donner une estimation aléatoire.

Nous tenons à nous excuser de ne pas avoir expédié le MMU3 pour la MK4 à temps ! Je suis sûr que vous êtes curieux de savoir ce qui va se passer avec les commandes existantes – veuillez consulter la case ci-dessous pour des informations détaillées.

Nous vous tiendrons au courant des bonnes nouvelles et de la préparation de l’expédition, mais également en cas de dépannage en cours et de développement additionnel.