Lab 3Dnatives : Test de l’imprimante 3D S7 de UltiMaker

En 2010, dans le cadre du projet/mouvement Reprap, une équipe de passionnés néerlandais décide de construire leur propre imprimante FDM, la Elserbot, au sein d’un Fablab. Un an plus tard, en 2011, cette même équipe fonde l’entreprise Ultimaker en commercialisant l’imprimante FDM Ultimaker Protobox/Original.

Créé en 2010 par Martijn Elserman, Erik de Bruijn et Siert Wijnia, Ultimaker fait partie des pionniers de l’impression 3D FDM de bureau. Au fil des années, l’entreprise continue d’étendre sa gamme d’imprimantes 3D FDM et développe un des slicers les plus connus/populaires à ce jour, Cura. En parallèle, la firme créer Management console (ex-Cura Connect) et Digital Factory, des interfaces de contrôle à distance.

UltiMaker connaissait récemment une évolution majeure en fusionnant avec son concurrent historique Makerbot. De cette fusion est issu la nouvelle marque UltiMaker dont la S7, sortie le 24 janvier, est le premier produit commercialisé. Bien qu’il s’agisse de la première imprimante issue de la fusion des deux entités, la UltiMaker S7 s’inscrit dans la lignée de la série S, qui a fait ses preuves avec les modèles S3 et S5. La S7 est commercialisée après un an de recherche et développement comme une version perfectionnée de la S5 en répondant à tous ses défauts/critiques. Elle promet ainsi une amélioration de l’accessibilité et de la simplicité d’utilisation de l’impression 3D FDM.

Quelques jours avant sa sortie, nous avons eu l’opportunité de passer cette nouvelle machine sur notre banc d’essai en avant-première. Retrouvez dès maintenant notre test et découvrez les fonctionnalités et performances de l’UltiMaker S7 au sein du Lab 3Dnatives.

Déballage de l’imprimante 3D UltiMaker S7

Nous commençons notre test en déballant la S7, qui est livrée entièrement pré-assemblée à l’exception du dévidoir de filament. Une fois l’imprimante extraite de son carton et libérée des protections pour le transport, nous l’installons sur une table pour le test. À première vue, bien que plus haute, la S7 ressemble beaucoup à la S5. Celle-ci réutilise de nombreux composants issus de la S5. Ainsi, les deux imprimantes partagent le même système de mouvement cartésien et de print cores, la même qualité de fabrication, mais surtout, le même volume d’impression de 330 x 240 x 300 mm.

La UltiMaker S7 reprend les éléments des imprimantes FDM S3 et S5 commercialisées par la marque

Une fois la porte frontale ouverte, nous découvrons les divers accessoires livrés avec la machine. Au sein de la boîte d’accessoires, UltiMaker fournit 3 print cores (2 AA et un BB), un dévidoir de filament connecté pour deux bobines (équipé d’un lecteur RFID/NFC pour reconnaitre les bobines chargées), un tournevis, un câble RJ45/Ethernet, une clé USB vierge, de la graisse et du lubrifiant. En plus des accessoires de maintenance (lubrifiant, graisse) fournis, on aurait apprécié avoir quelques outils supplémentaires comme une paire de pinces coupantes, une paire de pinces à bec fin et une paire de pinces à épiler. Dans l’imprimante 3D, nous retrouvons aussi le plateau d’impression et deux bobines de filament.

Les accessoires fournis avec la machine

En inspectant la S7 de plus près, bien qu’elle soit visuellement très proche de la S5, nous remarquons quelques différences notables  :

• Tout d’abord, la S7 dispose d’une enceinte d’impression entièrement fermée (pour rappel la S5 était ouverte sur la partie supérieure) et équipée d’un système de traitement de l’air (appelé Air Manager) pour un meilleur contrôle de la température et une meilleure filtration de l’air. Concrètement, un thermomètre surveille la température de la chambre d’impression et ajuste la vitesse du ventilateur d’extraction pour réguler la température.
• Deuxièmement, UltiMaker a équipé la S7 d’un nouveau plateau d’impression magnétique flexible en acier, recouvert d’un revêtement en PEI. Ce plateau réversible remplace le plateau en verre utilisé précédemment dans les autres imprimantes 3D UltiMaker. UltiMaker justifie ce changement par un souci de fiabilité. À partir des retours de ses clients, UltiMaker a conclu qu’environ une impression ratée sur six est due à une mauvaise adhérence de la première couche. Ainsi, avec son nouveau plateau revêtu de PEI texturé, UltiMaker promet une réduction de 50 % des défauts d’impression liés à une mauvaise adhérence de la première couche.
• Troisièmement, un capteur à induction pour assurer une palpation et ainsi, un nivellement amélioré. Les S3 et S5 sont quant à elles équipées de capteurs capacitifs pour la palpation. Mais UltiMaker s’est rendu compte que ce capteur pouvait parfois être déstabilisé par des interférences électromagnétiques. Ainsi, la S7 emploie des capteurs inductifs, moins sensibles au bruit et aux interférences électromagnétiques afin d’assurer une meilleure acquisition de données.
• Quatrièmement, la S7 est équipée de capteurs et de plots d’alignement afin éviter, aux maximum, les erreurs de manipulation. Ainsi, l’imprimante vérifie que le plateau est installé et que le capot avant est fermé avant de démarrer une impression. De plus, les trous au quatre coins du plateau d’impression viennent s’aligner sur de petits plots en métal pour assurer le bon alignement du plateau.
• Cinquièmement, l’angle de vue élargi et la résolution augmentée de la caméra permettent une meilleure visibilité sur les impressions, pour la surveillance à distance.
• Sixièmement, la face avant de la S7 présente une seule porte vitrée au lieu de la double porte battante que l’on trouve sur la S5.
• Septième et dernier point, la S7 inclut la connectivité Wi-Fi 5 GHz (en plus du 2.4 GHz déjà présent sur les S3 et S5).

La S7 est équipée de puissants aimants pour fixer la plateau magnétique flexible durant l’impression

En dehors de ces 7 différences notables, l’UltiMaker S7 vient rejoindre la S3 et la S5 pour renforcer la gamme UltiMaker S. Une famille d’imprimantes 3D FDM cartésiennes qui se caractérise par la présence d’un double extrudeur bowden et de têtes d’impression propriétaires interchangeables appelées « print cores ». Autre particularité de la série S, toutes les imprimantes disposent :

• D’un écran tactile de 4,6 pouces couleur ;
• D’un système de mouvement utilisant des tiges d’acier et des roulements à billes, 3 moteurs pas à pas Nema 17, des poulies et des courroies ;
• D’un châssis constitué de feuilles d’aluminium usinées et de panneaux en acrylique, le tout, agrémenté de quelques composants en plastique injecté.

Les imprimantes 3D UltiMaker S utilisent des têtes d’impression interchangeables

Installation de l’imprimante 3D UltiMaker S7

Dès son déballage, l’UltiMaker S7 est quasiment prête à l’utilisation. Il suffira d’installer le plateau d’impression magnétique, le second print core, le support de filament puis de charger du filament pour pouvoir commencer à imprimer.

En inspectant notre S7, nous avons toutefois remarqué que l’imprimante sur laquelle nous effectuons notre test n’était pas assez lubrifiée et que les tiges d’acier de l’axe Y étaient un peu lâches.

La tête d’impression de la S7 se déplace le long de tiges d’acier

Nous avons donc décidé de corriger cela avant de poursuivre notre test et éviter les potentiels soucis d’impression. Ces désagréments pouvaient également survenir sur les imprimantes 3D S3 et S5 suite au transport, mais restent simples à rectifier.

Vous l’aurez probablement remarqué, nous n’avons pas encore parlé de mise à niveau manuelle du plateau. Et pour cause, cette étape est éliminée du processus d’installation grâce à la calibration d’usine effectuée par UltiMaker lors de l’assemblage. Ainsi, le plateau n’aura jamais à être manuellement nivelé et le capteur à induction permettra d’assurer une impression parfaitement parallèle au plateau.

Comme la S5, la S7 sera compatible avec le metal expansion kit commercialisé par le fabricant il y a quelques mois. Grâce à ce kit, les utilisateurs peuvent imprimer des pièces métalliques vertes qui seront ensuite frittées par un service partenaire pour former une impression 3D en métal. Bien que nous n’ayons pas pu tester ce kit nous-même, nous avons pu avoir entre nos mains des pièces vertes et des pièces frittées et avons ainsi pu témoigner des performances des imprimantes UltiMaker S sur l’impression de filaments chargés en métal.

Le kit permet d’imprimer des pièces vertes qui peuvent-être frittées par un réseau de partenaires

Bien que les fonctionnalités de la S7 la rapproche de la S5 équipée du pro bundle (grâce au air manager intégré notamment), il faudra ajouter la material station pour profiter pleinement d’une offre similaire et bénéficier du stockage de filament en conditions idéales ainsi que du changement de filament automatique.

Logiciel Cura & interface Digital Factory

Comme mentionné précédemment, la S7 partage de fortes similarités avec le reste de la lignée S en termes de composants et de fabrication, mais ces similitudes sont renforcées sur le plan logiciel. En effet, les trois imprimantes utilisent le même logiciel de tranchage open source développé en interne, Cura, et peuvent être contrôlées à distance, en local ou non, grâce à l’interface web du Digital Factory UltiMaker.

Même si ces trois imprimantes utilisent aujourd’hui la même version de Cura, le slicer a beaucoup changé depuis le lancement de l’imprimante 3D S5 en 2018. Depuis, UltiMaker a ajouté à Cura plus de 280 matériaux tiers ainsi que sa gamme de 12 matériaux propriétaires.

En plus de la diversification du portefeuille de matériaux disponibles, Cura est régulièrement mis à jour pour améliorer la vitesse d’impression, le temps de pré-impression (optimisation de la séquence de chauffe et de palpation), la fiabilité ou les profils d’impression.

Cura est clairement le slicer le plus populaire sur le marché. Celui-ci est open source, compatible avec de très nombreuses machines, et comprend toutes les fonctionnalités de base ainsi que des fonctionnalités plus avancées telles que les supports « arbres » et les remplissages « éclairs ».

Autre point sur la Digital Factory, les imprimantes 3D UltiMaker peuvent être contrôlées à distance pour un usage personnel ou en collaboration avec la création d’une équipe d’utilisateurs. En plus du contrôle des imprimantes à distance, la Digital Factory vient conseiller l’utilisateur sur la maintenance afin d’assurer un fonctionnement optimale des machines au fil du temps.

Cura a été mis à jour le jour de la sortie de la S7 pour intégrer ses profils d’impression

Pour cette nouvelle machine, la S7, une nouvelle mise à jour de Cura, la 5.2.2, a été publiée le jour du lancement pour inclure les profils de la S7. En parallèle des mises à jour du logiciel de tranchage Cura, UltiMaker assure la longévité de ses machines par des mises à jour régulières du firmware. Dès la première mise en route de notre S7, nous avons ainsi été invités à faire une update avec le dernier firmware disponible. Bien que le Firmware de la S7 présente encore quelques bugs et ralentissements au moment de notre test, nous avons remarqué qu’UltiMaker s’active à la tâche de les corriger via les mises à jour régulières.

La nouvelle caméra embarquée permet de surveiller ses impressions à distance

Premières impressions

Une fois notre premier fichier importé et tranché dans Cura, nous démarrons notre impression, via la clé USB fournie, avec la bobine PLA Tough livrée avec la S7. Une fois l’impression terminée, nous découvrons malheureusement que nos divers modèles se sont décrochés du plateau et que l’impression a échoué. Ce premier test ayant été effectué avant la sortie officielle de la S7, nous avions encore une version antérieure à la mise à jour intégrant les profils de la S7, nous l’avions donc tranché avec les profils par défaut de la S5.

Une fois la nouvelle version de Cura disponible, nous décidons de réitérer le test avec les nouveaux profils spécifiquement développés pour la S7 et de nettoyer le plateau à l’alcool isopropylique. Cette fois, l’impression se déroule comme attendu et les modèles sont fidèlement reproduits avec des tolérances validées jusqu’à 0.2 mm. Le modèle présente quelques cheveux d’ange, un phénomène qui pourrait être éliminé en réglant plus finement les rétractions de l’extrudeur.

Durant nos tests, nous avons eu l’opportunité de tester une variété de matériaux témoignant des capacités de cette nouvelle imprimante 3D FDM. Le PLA Tough nous a permis de juger les capacités de la machine (tolérance, respect dimensionnel, bridging, porte-à-faux, …) tandis que des matériaux plus complexes comme le PA-HT CF15 nous ont permis de tester la compatibilité offerte par les print cores disponibles mais aussi les bénéfices de l’enceinte d’impression fermée et du Air Manager intégré. Avec la variété de print cores proposés et la capacité des machines UltiMaker d’atteindre des températures d’extrusion de 300°C, les imprimantes UltiMaker S sont compatibles avec des matériaux fibrés et des métaux. De plus, le plateau d’impression est chauffé et peut atteindre 110°C.

Lors de notre première impression en PA-HT CF15, nous remarquons beaucoup de cheveux d’ange et sur un de nos modèles, les couches se détachent. Ces problèmes d’impressions sont caractéristiques d’un filament humide et sont aussi reconnaissables par le bruit de l’eau en ébullition lors de l’impression. Une fois cette première impression terminée, nous séchons notre filament et redémarrons nos tests. Une fois le filament sec, les impressions se déroulent avec succès et reproduisent finement les détails des modèles tranchés. Nous n’observons aucun artéfacts d’impression particulier.

En plus des tests d’impressions mono-extrudeur, nous avons décidé d’utiliser le second print core pour l’impression de modèles plus complexes, nécessitant des supports solubles. Une fois ces impressions effectuées, nous avons simplifié le post-traitement en immergeant l’impression dans la “PVA Removal Station” qui permet d’agiter l’eau pour accélérer la dissolution des supports solubles en PVA.