Caisson filtrant pour imprimante 3D

Salut les makers,

Aujourd'hui je vous propose de réaliser un caisson filtrant pour votre imprimante 3D.

1. Un caisson, mais pour quoi faire ?

Si vous ne le saviez pas déjà, l'impression 3D génère beaucoup de microparticules qui sont nocives pour l'organisme. Du fait de leur taille, les particules peuvent traverser les parois pulmonaires pour se retrouver directement dans le sang et dans les organes. Pas très cool donc 😨.

A minima, il est recommandé d'imprimer dans une pièce ventilée. Ouvrir une fenêtre suffit dans la plupart des cas. Mais s'il fait -10 °C dehors et que vous essayez d'imprimer de l'ABS ça va poser deux problèmes : 

• l'impression d'ABS nécessite une température homogène 
• vous allez vous cailler les miches

Réaliser un caisson fermé va résoudre plusieurs problèmes :

• température homogène : amélioration des impressions
• cloisonnement + filtrage : protection de vos petits poumons
• réduction du bruit
• protection contre les enfants/animaux
• protection contre la poussière

En termes de budget, prévoyez environ 50 €. Oui je sais, c'est presque la moitié du prix de l'imprimante, mais à combien estimez-vous la santé de vos poumons ?

2. Solutions techniques

Maintenant qu'on est au clair sur les missions que le caisson doit remplir, penchons-nous sur comment y répondre.

2.1 Dimensions du caisson

Dans mon cas, je réalise ce caisson pour mon Ender 3. En gardant une marge de 10 cm autour de l'imprimante, il me faut un volume utile d'environ 60 cm x 60 cm x 58 cm. Pour être à l'aise, je vais partir sur un caisson cubique de 65 cm de côté.

Une ouverture des portes à mi-profondeur permet de garder un accès confortable aux côtés de l'imprimante.

Je prévois également de fixer des plaques de plexiglas sur les portes pour avoir une vue directe sur l'imprimante.

Voici à quoi le caisson doit ressembler :

Je n'ai fait apparaître qu'une porte pour que vous voyiez l'intérieur du caisson.
Des tasseaux placés dans les angles viendront renforcer la structure. Ils n'appaissent pas non plus pour ne pas surcharger l'animation.

2.2 Système de filtrage

L'objectif du système est de filtrer les particules fines générées par l'extrusion du filament afin d'en relâcher le moins possible dans l'air de la pièce.

2.2.1 Choix du ventilateur

Notre caisson aura un volume utile maximum de $0.6 \times 0.6 \times 0.58 = 0.2m^3$ (en réalité il sera moindre du fait du volume de l'imprimante). Si on se fixe comme objectif que le ventilo recycle 100% du volume d'air en 1min, il doit donc avoir un débit de $0.2 \times 60 = 12m^3.h^{-1}$.

En fouillant dans mes stocks de "ça peut servir", j'ai mis la main sur un vieux ventilateur de PC de 120mm qui a un débit théorique de 30CFM (Pied cube par minute).

Wikipedia nous dit que $1 CFP = 1,699 010 795 5 m^3.h^{-1}$. Dans mon cas, ça me donne un débit théorique de 50m³/h, donc ça passe.

Le débit réel dépend de la pression de l'air, du débit max possible avec un filtre en amont, bref de pleins de paramètres. Nous verrons donc en pratique le débit que l'on peut espérer.

Dans un premier temps, l'entrée d'air sera assurée par les défauts d'étanchéité au niveau des charnières et des portes du caisson plus quelques trous d'aération supplémentaires.

2.2.2 Choix du filtre

Pour pouvoir filtrer encore faut-il savoir ce que l'on veut filtrer. Ici, nous allons nous concentrer sur les particules générées par l'impression d'ABS.

D'après cette étude, la taille des particules générées est comprise entre 30 nm et 100 nm.

Sans entrer dans le détail, les types de filtres adaptés à l'impression d'ABS sont :

• A1P2 (utilisé contre les émanations / particules de peinture)
• A2P2 (utilisé contre les émanations / particules de peinture) couvre en grande partie la liste des gaz
• A2P3 (utilisé contre les produits chimique) couvre en grande partie la liste des gaz
• AB2P3 couvre les deux types A et B de particules
• ABE1
• ABEK1P3, ABEK2P3 (utilisé contre les gaz et les produits chimique) couvre beaucoup mieux la liste des gaz

Pour en savoir plus, je vous invite à lire ce document qui traite le sujet très en détail

En ce qui me concerne, j'ai utilisé ce que j'avais sous la main à savoir, une cartouche A2P2 de la marque 3M.

3. Réalisation du caisson

J'ai décidé de partir sur du MDF de 10mm, trouvable dans n'importe quel magasin de bricolage. Pour info, j'en ai eu pour 35€ découpe comprise.

Télécharger le plan de coupe

3.1 Assemblage du coffrage

Une fois le tout découpé c'est du Mécano ! Un tasseau dans les angles pour renforcer la structure, perçage, fraisage, collage, vissage et ça y va !

3.2 Les portes

3.2.1 Ouvertures & feuillures

J'ai d'abord découpé une ouverture dans chaque porte en laissant 1cm de marge pour pouvoir y effectuer une feuillure à la défonceuse. Si vous n'en avez pas, des baguettes collées/pointées feront très bien le job.

Le but est simplement d'avoir les vitres qui affleurent. Et puis s'était l'occasion de jouer avec la défonceuse 😁

3.2.2 Pose des vitrages

J'ai ensuite coupé ma plaque de plexi aux dimensions de mes ouvertures.

Puis, j'ai collé les vitres à l'époxy. Vous pouvez également les fixer avec des baguettes moulurées pour une finition impeccable.

N'oubliez pas de retirer le film de protection de la face que vous collez

3.2.3 Charnières

Ensuite, j'ai fixé chaque porte avec une charnière piano.

Dorée avec ça ! Si c'est pas la classe 😎

3.2.4 Fermoirs

Pour maintenir les portes fermées j'ai utilisé deux fermoirs à levier, un en haut et un en bas.

Ceux-là permettent même d'y poser un cadenas, des fois que vous ayez des gosses un peu trop curieux 😅

3.2.5 Maintient ouverture

Et pour les maintenir ouvertes j'ai récupéré deux aimants d'un vieux disque dur et une rondelle métallique que j'ai tranchée en deux.

100% DIY et ça fait parfaitement le job !

3.3 Isolation

L'isolation phonique et thermique du caisson est un enjeu de taille. Il se trouve que j'avais des restes de sous-couche isolante pour parquet, j'ai donc tenté le coup avec ça.

J'ai simplement découpé au cutter des panneaux d'isolant aux bonnes dimensions que j'ai ensuite agrafés à l'intérieur du caisson.

Spoiler alert : ça marche !

Et pour parfaire tout ça j'ai rajouté du joint de porte universel autocollant sur tout le pourtour des portes. À 1.50€ les 10 mètres ça serait dommage de s'en priver.

3.4 Système de filtrage

Pour pouvoir fixer et changer la cartouche filtrante facilement, j'ai imprimé un support trouvé sur Thingiverse.

Je l'ai simplement vissé au fond du caisson, bien centré sur le trou d'évacuation.

Et de l'autre côté j'ai vissé le ventilateur pour qu'il fonctionne en extraction d'air. Ne reste plus qu'à le câbler directement sur l'alimentation de l'imprimante.

En fonction de votre ventilateur, vous pouvez installer un régulateur de tension

3.5 Support de bobine

Le support de bobine fourni avec l'Ender 3 se fixe habituellement sur le dessus de l'imprimante. Or, le caisson n'est pas assez haut pour garder cette configuration.
J'ai donc décidé de le placer sur l'arrière grâce à cette pièce réalisée par mes soins :

3.6 Finitions

J'ai ensuite percé un trou au fond du caisson pour passer le câble d'alimentation de l'imprimante.

Pour un rendu propre j'ai comblé les trous de vis avec de la pâte à bois.

Un bon coup de peinture là-dessus et on est bon !

4. Conclusion

Après plusieurs mois d'utilisation je constate que ce caisson apporte un confort sonore que je n'espérais pas. En effet, il devient désormais possible de regarder la TV et d'imprimer dans la même pièce sans gêne.

L'ouverture des portes à mi-profondeur du caisson est vraiment très pratique et laisse un accès confortable pour effectuer les opérations de maintenance habituelles. Les vitres des portes permettent de checker l'état de l'impression d'un coup d'œil, sans avoir à ouvrir le caisson et risquer un choc thermique et c'est bien pratique.
Les aimants pour maintenir les portes ouvertes sont bien pratiques : il suffit que le caisson penche un peu en avant pour que vous passiez votre temps à vous battre avec les portes qui se referment toutes seules. Là, aucun problème.

En termes de taille il faut reconnaître que le caisson est imposant et ne passera pas inaperçu malgré une peinture sobre.

Je ne déplore aucune odeur lors de l'impression. Même si je ne suis pas certain de l'efficacité de mon système de filtrage, un environnement fermé contribue déjà énormément à empêcher la propagation des particules fines.

Enfin, la température à l'intérieur du caisson reste homogène et plafonne autour des 35°C.

À bientôt sur Fire-DIY !

Sources: [1] [2] [3] [4] [5]

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