La fraiseuse numérique ShapeOko

C’est une fraiseuse OpenHardware ShapeOko. Elle est conçue à l’aide de Makerslide, un système, OpenHardware lui aussi, d’extrusions d’aluminium servant à la fois de guide linéaire et de structure. La partie électronique est composée d’un Arduino Uno avec un shield Grbl.

Les avantages de la ShapeOko:

  • OpenHardware
  • Bon marché
  • Facile à monter
  • Facilement extensible (il suffit de changer les extrusions makerslide et les courroies)

La fraiseuse numérique permet d’usiner (creuser) dans différents matériaux, soit en 2D, soit en 3D. On peut ainsi « sculpter » dans du bois, du plastique, des métaux tendres (aluminium notamment). Un des utilisations courantes de ces machines est pour usiner des circuits imprimés.

Quelques exemples de réalisations fraisées au fablab:

 

Modification 1 : fond ouvert

Ouvrir le fond de la ShapeOko est une modification des plus simple: quelques coups de scie sauteuse.

On peut ainsi poser la machine sur un établi pour fixer plus facilement les pièces, ou sur des pièces de grande dimension (plateaux, panneaux).

Il faut par contre se garder un morceau de medium pour remettre un fond quand c’est nécessaire. L’inconvénient est de perdre en précision si on ne place pas ce fond correctement, toujours vérifier donc qu’il est bien plan et horizontal.

Modification 2 : deux moteurs sur l’axe Y

Il vaut mieux ne pas partir de la version de base présentée sur le site de ShapeOko: Pour rester sous la barre symbolique des 300 dollars, ils n’ont installé qu’un seul moteur sur l’axe Y et qu’un seul profilé sur l’axe X. On a donc une machine pas assez rigide dans l’axe Y et dans l’axe  Z, ce qui la rend pratiquement inutilisable sur des matériaux durs (même si certains semblent arriver à usiner des choses avec, ça n’a pas été notre cas).

La solution reste assez simple: mettre un second moteur sur l’axe Y, on n’a ainsi plus de torsion sur l’axe Y.

Modification 3 : extension et double axe X

Pour renforcer la rigidité de l’axe Z, une solution est de doubler l’axe X, en mettant deux Makerslide. L’axe lui-même est ainsi plus rigide mais surtout le support de la fraiseuse est guidé sur quatre rails ce qui limite grandement le jeu . Tant qu’à changer les profilés, autant les agrandir au passage nous avons donc quatre makerslide de 1m pour à la fois étendre la machine et doubler l’axe X. Nous avons donc ainsi obtenu une surface de travail de 82cmx82cm.

Cette transformation est assez simple techniquement parlant. Le seul point délicat est de régler l’espacement des doubles roues en V du support de l’axe Z, pour avoir un jeu le plus faible possible. Nous avons choisi pour cela de remplacer les cales nylon par des tiges filetés avec des ecrous. Il faut aussi veiller à solidariser le plus possible les deux extrusions makerslide de l’axe X. Nous les avons donc percé en trois point avant de les serrer ensemble. Il faut bien veiller au parrallélisme des deux.

Les photos suivantes montrent quelques étépes du processus avec des explications:

Modification 4 : une peu d’ordre dans les câbles

Depuis le temps que nous devions le faire… Nous avons enfin mis au propre notre fraiseuse: plus de câble qui traîne grâce aux guides câbles. L’Arduino et le shield GRBL ont été placés dans un joli boîtier translucide imprimé avec l’ultimaker (merci Killamajig).

Ce boîtier est fixé maintenant sur une des plaques de l’axe X. Cela permet de réduire la quantité de câbles à gérer. On a donc un guide câbles qui va de la plaque de l’axe Z ) celle de l’axe X avec dedans les câbles de l’axe X, de l’axe Z et les 220v de la fraiseuse. Puis un guide câbles de la plaque de l’axe X vers le chassis dans lequel passe le cable USB, l’alimentation du GRBL shield et le 220V de la fraiseuse.

On en a profité pour rajouter une poignée sur l’axe Z, c’est plus pratique pour monter et descendre à la main la fraise (merci le fablab d’amiens). Mais nous n’avons pas gardé la poignée excentrée: elle entraîne trop de vibration quand ça tourne vie.

Enfin l’alimentation a été fixée à une des plaques d’axe Y. On a donc maintenant une shapeoko qui se tient bien toute seule, sans rien qui traîne: c’est plus joli, et surtout plus fiable.

Chaîne logicielle

Pour faire fonctionner la ShapeOko nous utilisons plusieurs logiciels, qui fonctionnent tous sous Linux et sont bien sûr des logiciels libres:

  • Inkscape ou LibreCad pour les dessins en 2D (n’importe quel logiciel pouvant fournir des fichiers au format SVG ou DXF convient).
  • Blender ou Freecad pour les dessins en 3D (n’importe quel logiciel permettant de fournir des fichiers en STL convient)
  • PyCam permet de créer les chemins d’usinage en Gcode à partir des SVG, DXF ou STL. Pour l’usinage 3D, il vaut mieux utiliser la version de développement (bien plus rapide et avec une meilleure gestion mémoire).
  • BlenderCam est une version de Blender permettant de générer le Gcode directement dans Blender, que ce soit en 3D ou en 2D. Il marche très bien et dispose de toutes les options et types de génération de tracés dont on peut rêver. Il est bien sûr un peu plus ardu à prendre en main, mais quand on connaît déjà Blender c’est un vrai bonheur à utiliser.
  • GcodeSender permet d’envoyer le Gcode à la machine (et aussi de visualiser les chemins)

Où trouver la ShapeOko ?

Chez nous 😀 , vous pourrez l’utiliser, nous aider à l’améliorer…

Si vous voulez vraiment en avoir une, cette fraiseuse peut se trouver en kit soit aux USA chez Inventables, soit en Europe chez MakerslideEurope. L’intérêt d’acheter chez ces derniers, outre de ne pas payer les frais de douane, est de pouvoir commander directement une shapeOko avec un double axe X (plus grande rigidité) et un double moteur Y (plus grande précision). Pour être franc, la ShapeOko est à peine utilisable sans ces deux ajouts. Bien sûr, vous pouvez aussi acheter les pièces séparément, faire tailler les plaques métalliques. Vous trouverez tout ce qu’il faut sur le wiki de ShapeOko pour la monter (liste des pièces, améliorations possibles, …) mais en anglais. N’hésitez pas à nous contacter pour plus d’information en français.

 

5 réflexions au sujet de « La fraiseuse numérique ShapeOko »

  1. Bonjour
    Je cherche a acheter le Kit complet d’une fraiseuse shapeOko
    Donnez moi des infos concernant l’achat de cette machine
    Merci pour les infos
    Sincères salutations
    H.Joffin

  2. Merci pour l’article. Quand on clique sur une image de la galerie, pas moyen de la réduire sauf en appuyant sur echap… cela doit en dérouter plus d’un. Il manque un petit bouton « fermé ».

    Salut !

  3. Bonjour,

    Heureux papa d’une eShapeOko depuis peu, je cherche à monter un moteur de broche plus performant que le Dremel utilisé jusqu’ici. J’ai donc examiné avec attention quelques unes de vos photos !

    D’où viens le support de broche Kress utilisé ? Comment est-il monté sur le profilé de l’axe des Z ?

    D’avance, merci

  4. Bonjour

    Je voudrai savoir quel fichier est compatible avec une fraiseuse numérique et s’il est possible d’usiner des bijoux en laiton
    Merci
    Claudine

    1. Bonjour
      Pratiquement n’importe quel fichier 3D, les plus courant étant .3ds .obj .dae
      Nous n’avons pas encore essayé d’usiner du laiton avec la fraiseuse, donc nous ne pouvons rien garantir pour le moment.
      Cordialement

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