Sécuriser son imprimante 3D
Pourquoi cet article
Devant la recrudescence des incidents et autres débuts d'incendies que nous pouvons constater sur Ie web par le biais des différents forums et autres groupes Facebook, l'équipe eMotion Tech souhaite prendre toutes ses responsabilités morales afin de rétablir quelques vérités mais aussi fournir des recommandations qui seront sans doute salvatrices pour ces machines que nous aimons tant et leurs utilisateurs qui comptent tout autant !
Rappel des consignes de sécurité
Une imprimante 3D n'est pas un jouet même si cela peut être amusant d'en utiliser une et de voir ce que cela peut produire.
Une imprimante 3D est une machine-outil qui, si elle est mal assemblée et mal utilisée, peut devenir très dangereuse.
Nous voyons tous les jours arriver dans le monde de l'impression 3D des jeunes et moins jeunes en quête de nouveautés, trouvant super swag l'impression 3D mais se rendant trop rarement compte de ce qu'implique l'assemblage, le réglage et l'utilisation de ces machines.
Assembler correctement une imprimante 3D n'est pas à la portée de tout le monde, n'assemble pas correctement une imprimante 3D qui veut, et cela même si la documentation fut parfaite, ce qui ne sera jamais le cas (et cela sans même prendre en compte le fait que plus la documentation sera exhaustive, moins l'utilisateur aura envie de la lire de bout en bout).
Assembler correctement une imprimante 3D requiert un niveau de connaissances assez grand, autant en terme de technicité, d'ajustement, de dextérité, de délicatesse mais aussi de connaissances en mécanique, électronique et informatique.
Nous tenons à rappeler que nous déconseillons formellement l'assemblage et l'utilisation de ces machines-outils au moins de 18 ans. Aux plus de 18 ans, nous rappelons que ces machines-outils ne doivent pas tourner sans surveillance et ce, en aucun cas, ne serait-ce que 5 minutes.
A l'issue d'un assemblage non-conforme d'une machine-outil, un incendie peut se produire en moins de 5 minutes et être dramatique.
De manière à vous rappeler des faits qui devraient vous mettre la puce à l'oreille : nous concevons, fabriquons et vendons des imprimantes 3D depuis 2012 et nous n'avons jamais laissé dans nos propres locaux des machines sans surveillance, et nous ne laissons pas non plus nos imprimantes 3D en route la nuit, ceci relève tout simplement d'une responsabilité des plus évidentes.
Pourquoi surviennent ces incidents
D'expérience, le Service Après-Vente d'eMotion Tech a pu constater que la grande majorité des incidents qui ont pu se produire provenait d'une non-conformité d'assemblage par rapport à la notice fournie. Nous proposerons diverses recommandations plus précises à ce sujet plus loin dans cet article.
Choix des composants
De manière à obtenir une machine fiable sur le long terme, le choix des composants électroniques est également très important. C'est pourquoi le bureau d'étude d'eMotion Tech sélectionne précautionneusement ses fournisseurs, en imposant pour la fabrication de ses cartes des composants de qualité, généralement au delà des spécifications standards recommandées.
Par exemple, les cartes Arduino que nous proposons sont toutes issues du fournisseur officiel. Tout comme les cartes que nous produisons, elles passent par un ensemble de contrôles qualité qui permet une bonne fiabilité. De ce fait, le taux de retour de ces éléments est réduit à son extrême minimum.
En ce qui concerne les cartes RAMPS, Teensylu et eMotronic que nous proposons à la vente et fournies dans nos kits d'imprimantes 3D, leur fabrication fait l'objet d'une attention particulière.
L'épaisseur des couches de cuivre dans nos cartes est systématiquement 2oz pour toutes les cartes de puissance (ce qui n'est que très rarement le cas sur les imports low-cost) et suivent les spécifications de conceptions. Les composants sont choisis scrupuleusement afin de suivre un standard de qualité et de longévité. Les composants de puissance et protection sensibles tels que les fusibles réarmables et autres MOSFET possèdent des caractéristiques spécifiquement dimensionnées à l'application
Pour finir, toutes les cartes électroniques que nous faisons fabriquer passent une série de contrôles qualités (intrinsèque et fonctionnels) où l'ensemble des fonctionnalités de la carte sont testées et validées.
Malheureusement, malgré tout ces points de détails très importants que nous pouvons contrôler, il reste toute une partie à la charge du monteur / utilisateur, pour laquelle nous ne pouvons que fournir une documentation des plus précise, contenant des recommandations qu'il est essentiel de respecter.
Sécuriser son assemblage électronique
Dans la partie qui va suivre, nous allons expliciter davantage les bonnes et mauvaises pratiques en terme d'assemblage électronique de manière à sécuriser au maximum les éléments les plus sensibles.
En effet, avant de rajouter des extincteurs, caméras de surveillance et autres détecteurs de fumée, il est de bon ton de traiter les problèmes à leur racine, c'est ce qui permettra de s'assurer que les risques seront réduits au minimum.
Câbles de puissance
Qu'est-ce qu'un câble de puissance ?
C'est un câble dans lequel un courant assez fort passera et pour lequel il faudra être particulièrement vigilant dans sa mise en oeuvre.
Typiquement, sont considérés comme câbles de puissance ceux réalisant la jonction entre l'alimentation stabilisée et la carte électronique, ceux des cartouches de chauffe, des plateaux chauffants et autres patchs. Bien qu'en général les ventilateurs et autres LEDs ne consomment que très peu de puissance, il pourra néanmoins être pertinent de respecter les mêmes recommandations.
Dans les visuels suivants, tout ce qui sera indiqué comme "incorrect" sera susceptible de provoquer des départs d'incendie alors prenez le temps de réaliser vos assemblages électroniques conformément à ce qui est indiqué, cela vous évitera des déconvenues des plus fâcheuses.
Brins de cuivre sectionnés = DANGER
Lorsque des brins de cuivre d'un câble de puissance sont sectionnés, cela provoque en général une surchauffe du câble, qui peut alors fondre jusqu'à recuire le cuivre, provoquant ainsi un défaut de conductivité pouvant aller jusqu'à un départ d'incendie.
En général, c'est lors de l'étape de dénudage du câble que les brins de cuivre subissent une dégradation. Il est donc primordial de s'assurer que les câbles dénudés ne le sont pas au détriment de l'intégrité des brins de cuivre. Vous trouverez dans le commerce de très bons outils abordables permettent de dénuder les câbles tout en préservant l'intégrité des brins.
Veuillez regarder le visuel pour comprendre de quel phénomène il s'agit.
Brins de cuivre en vrac = DANGER
Réaliser un branchement électrique à partir d'extrémités de câbles dont les brins de cuivre sont brouillon n'optimisera pas le flux électrique et pourra même créer un point de surchauffe à ce niveau, qui provoquera à son tour une dégradation du bornier sur lequel il est fixé. Si le courant demandé est fort sur ce câble, c'est au niveau de cette partie fragilisée de l'assemblage électronique que le départ d'incendie sera localisé.
Ceci constitue donc une mauvaise pratique, il faudra donc plutôt torsader les brins de cuivre entre eux et les étamer.
Veuillez consulter l'illustration ci-dessus pour voir ce qu'il ne faut pas faire.
Brins de cuivre droits et non-torsadés = DANGER
Les brins de cuivre ne doivent pas non plus être droit et non-torsadés.
Là encore, ceci constitue une mauvaise pratique qui ne permet pas d'optimiser le passage du courant, pouvant alors créer des points de fragilité, faisant chauffer le câble et le bornier sur lequel il est fixé et éventuellement être à l'origine d'un départ d'incendie.
Merci donc de cliquer sur le visuel à gauche afin de constater le problème de manière à ne pas le reproduire.
Brins de cuivre torsadés = correct
Le meilleur moyen de s'assurer que la transmission de courant soit optimisée, et de torsader les brins de cuivre entre eux. Vous pourrez réaliser cela très simplement en pinçant avec les doigts les brins de cuivre tout en les tourner dans un même sens afin que l'ensemble soit bien serré.
L'illustration de gauche vous permettra de comprendre comment doit être le résultat d'une torsadage des brins en bonne et due forme.
Brins de cuivre torsadés et partiellement étamés = incorrect
Une fois les brins de cuivre torsadés, il faudra ensuite les étamer.
"Etamer" signifie ajouter de l'étain à l'aide d'un fer à souder sur l'extrémité du câble afin de garder les brins de cuivre les plus serrés possible permettant ainsi d'optimiser au maximum le passage du courant tout en évitant une surchauffe et donc des risques d'incendie.
Ci-contre un exemple d'étamage partiel non-conforme susceptible de provoquer des soucis.
Brins de cuivre torsadés et entièrement étamés = BON
L'étamage est un peu délicat à réaliser, nécessite un peu d'entraînement car il est essentiel de chauffer suffisamment les brins de câbles avant d'apposer l'étain qui subira un effet de capillarité permettant à celui-ci de s'imiscer dans tous les interstices du câble.
C'est donc de cette manière que l'extrémité du câble sera parfaitement étamée et procurera une optimisation maximale de la conductivité sans surchauffe du câble ni risque d'incendie.
Merci de consulter le visuel à gauche pour voir un étamage correct.
Extrémité de câble dépassant du bornier = DANGER
Afin d'éviter tous court-circuits et autres surchauffe de la part du câble ou du bornier, il est nécessaire de s'assurer que les extrémités de câbles ne dépassent pas du bornier à vis dans lequel il est fixé.
Vous trouverez sur le visuel de gauche un exemple de mauvaise insertion du câble dans le bornier.
Il sera peut-être nécessaire de couper l'extrémité du câble de manière à ce qu'il ne soit pas trop long et puisse donc être inséré entièrement dans le bornier à vis.
Extrémité de câble complètement dans le bornier = BON
Ci-contre l'exemple d'un câble dont l'extrémité est correctement insérée dans le bornier.
L'extrémité torsadée et étamée du câble n'est pas visible et ne peut donc pas créer de court-circuit.
Il suffira alors de serrer assez fortement la vis du bornier afin de s'assurer qu'aucun faux-contact ne soit possible ne permettant pas une surchauffe à l'intérieur du bornier ni de déterioration de celui-ci donc pas de risque d'incendie.
Câbles des plateaux et patchs chauffant
En ce qui concerne la sécurisation des câbles de puissance des plateaux chauffant, il sera nécessaire de réaliser un trou de passage dans la plaque en aluminium pour permettre le passage d'un collier de serrage qui pourra maintenir les câbles du plateau de manière à ce qu'ils ne puissent pas jouer sur les soudures de celui-ci.
Merci de regarder l'illustration ci-contre pour voir de quoi il s'agit.
Câbles de la tête d'impression
Absence de la Vis sans tête de la cartouche de chauffe = DANGER
Il est impératif de toujours s'assurer que la cartouche de chauffe ainsi que la thermistance soient correctement fixées dans le bloc de chauffe et ne peuvent pas en ressortir en cours d'impression, que ce soit en tirant sur un câble ou à cause d'un défaut d'autre nature.
Ci-contre l'exemple d'une cartouche de chauffe dont la vis sans tête est absente = risque d'incendie.
Composants électriques non-fixés = DANGER
Ci-contre l'exemple d'une cartouche de chauffe et d'une thermistance qui sont dans leur réceptacle respectif mais sans être fixées. La thermistance peut ainsi sortir toute seule du bloc de chauffe, provoquer une mauvaise détection de la température et faire surchauffer la cartouche jusqu'à provoquer un incendie.
Bille en verre de la thermistance en dehors de son réceptacle = DANGER
Ci-contre l'illustration parfaite d'une thermistance qui est mal placée. La détection de la température sera complètement faussée, la cartouche va surchauffer et provoquer des dégâts irréparables aux différents éléments.
Vis sans tête de la cartouche serréE = BON
Ci-contre est illustrée la vis sans tête de rétention de la cartouche de chauffe qui doit donc retenir ce composant afin qu'il ne puisse pas sortir tout seul de son réceptacle. Le capuchon en silicone noir qui englobe le bloc de chauffe permet non seulement de retenir plus efficacement la cartouche et la thermistance, mais aussi isole thermiquement le bloc de chauffe des éventuels flux d'air intempestifs qui pourraient rendre difficile la régulation de température.
Ames des câbles isoléEs = BON
L'illustration de gauche met en évidence comment doivent être insérés les câbles de la cartouche de chauffe. Ils ne doivent en effet pas être visible mais au contraire bien isolés l'un de l'autre mais aussi du bloc de chauffe grâce aux deux gaines rouges rétractables.
Insertion de la thermistance à travers le capuchon en silicone = BON
Le visuel de gauche montre comment la thermistance doit être insérée à travers le capuchon en silicone afin d'éviter que la bille en verre ne puisse sortir de son réceptacle du bloc de chauffe. Ceci est très important afin d'éviter au maximum des surchauffes allant jusqu'à des risques d'incendie.
exemple d'une tête d'impression Hexagon parfaitement sécurisée
Cette dernière illustration montre comment doit être montée les composants électriques de la tête Hexagon de manière à s'assurer d'une sécurité maximale.
La cartouche de chauffe est fixée dans le bloc de chauffe grâce à la vis sans tête et ne peut donc pas en sortir tout seule.
Les âmes en acier des câbles de la cartouche ne sont pas apparents et correctement isolés l'un de l'autre par les gaines rétractables rouges.
La bille en verre de la thermistance est passée à travers le capuchon en silicone et ne peut pas en sortir toute seule.
Les câbles de la thermistance et de la cartouche sont fixés entre eux grâce à un collier de serrage et une "virgule" est formée avec le câble de la thermistance, entre la bille en verre et le collier de serrage pour que la bille soit toujours plaquée tout au fond de son réceptacle.
A noter qu'il sera également possible de contraindre la thermistance de la tête d'impression en positionnant la bille dans le réceptacle du bloc de chauffe tout en plaquant les câbles de la thermistance entre le capuchon en silicone et le bloc de chauffe, tel qu'indiqué dans les différentes documentations.
L'essentiel étant que la bille de la thermistance ne puisse pas sortir facilement de son réceptacle, ce qu'empêchent les deux méthodes citées dans cet article et dans les documents des différents kits.
Environnement autour de l'imprimante 3D
De préférence, il sera très judicieux de ne pas placer l'imprimante 3D dans une pièce contenant des produits dangereux et inflammables, au cas où, malgré tout, un départ de feu survienne dans cette pièce qui pourra se propager bien plus facilement en présence de ces produits.
Au contraire, il faudra prévoir pour votre imprimante 3D un emplacement propre et bien rangé, dans lequel chacun des axes en mouvements pourront réaliser leur travail sans être gênés, ni par des copeaux, ni par des déchets, ni par des animaux ou des enfants.
Dispositifs de surveillance
Equiper la pièce où se trouve l'imprimante 3D de dispositifs de surveillance tel que des détecteurs de fumée, caméras de surveillance et autres extincteurs sera bien évidemment un avantage de manière là aussi, à prévenir et lutter rapidement et efficacement contre tous départs d'incendies.
L'équipe eMotion Tech
