Printrbot Simple Metal : test complet, précision et limites de l’imprimante 3D à cadre ouvert
Le Printrbot Simple Metal reste une référence dans le segment des imprimantes 3D à cadre ouvert, non par sa vitesse ou sa surface d'impression, mais par sa rigidité et sa simplicité mécanique. Sa structure en aluminium extrudé, son lit en verre et son extrudeur à entraînement direct en font une machine adaptée aux utilisateurs qui recherchent une base fiable pour débuter ou pour des pièces techniques de petite taille. Mais avant de l'adopter, il faut comprendre ses limites réelles, notamment en matière de tolérance, de mise en œuvre et de maintenance.
La machine est vendue en kit, ce qui implique un montage complet. Le cadre est assemblé avec des profilés V-slot et des imprimés 3D pour les supports de moteurs. La qualité des pièces imprimées fournies dans le kit varie selon les lots, et il est fréquent de devoir poncer ou ajuster certaines pièces pour obtenir un alignement correct. Cette étape conditionne directement la précision finale, car un faux équerrage du portique se traduit par des pièces déformées ou des couches mal superposées.
Caractéristiques techniques et conception mécanique
Le Printrbot Simple Metal affiche un volume d'impression de 150 × 150 × 150 mm. Sa tête d'impression est montée sur un axe X en aluminium, lui-même porté par deux tiges lisses de 8 mm. L'axe Y est similaire, avec des tiges de 8 mm et des roulements linéaires. Le lit est en verre de 3 mm, chauffé, et se déplace selon l'axe Y. La structure en aluminium extrudé de 20 mm apporte une rigidité correcte, mais elle reste sensible aux vibrations à haute vitesse.
Le moteur de l'extrudeur est un NEMA 17 avec un réducteur ? Non, c'est un entraînement direct avec un pignon à vis sans fin (Wade's extruder). Ce type d'extrudeur offre un couple élevé et une bonne maîtrise du filament, mais il ajoute de la masse sur l'axe X, ce qui limite les vitesses d'impression recommandées à 40-60 mm/s. Au-delà, on observe des artefacts de surface et un phénomène de ghosting.
La carte électronique est une RAMPS 1.4 avec un shield Arduino Mega 2560. Le firmware est Marlin, mais la version d'usine est ancienne et ne prend pas en charge certaines fonctionnalités comme la compensation de lit automatique (Mesh Bed Leveling) sans modification. Le capteur de niveau de lit est un inductif (NPN) qui détecte la distance par rapport à une plaque métallique située sous le verre. Ce système est pratique, mais il nécessite un calibrage précis du Z offset, car la distance de détection varie avec la température.
Précision et qualité d'impression
En conditions optimales, le Printrbot Simple Metal atteint une précision dimensionnelle de l'ordre de ±0,2 mm sur des pièces simples. Cette valeur est correcte pour des prototypes fonctionnels, mais elle est inférieure à celle des imprimantes à cadre fermé plus récentes. La cause principale est la flexibilité du portique en cas de mouvements rapides, ainsi que l'absence de carénage protégeant des courants d'air.
Le lit en verre non traité nécessite une préparation soignée. L'utilisation de ruban adhésif (Kapton ou PET) ou d'une laque est souvent nécessaire pour garantir l'adhérence du PLA. Le verre nu provoque un gauchissement des pièces en ABS, même avec le lit chauffé à 110 °C. Pour améliorer l'adhérence, certains utilisateurs appliquent une couche de colle ou utilisent des surfaces d'impression en PEI découpées aux dimensions du lit.
La qualité des couches est bonne sur les faces verticales, avec une épaisseur minimale de 0,1 mm. Cependant, la finition de surface est moins homogène que celle des imprimantes à base de tôle pliée ou de profilés plus épais. Les angles droits sont généralement nets, mais les congés peuvent présenter de légères stries à haute vitesse.
Matériaux compatibles et réglages recommandés
Le Simple Metal accepte les filaments de 1,75 mm. La température maximale de l'extrudeur est de 260 °C, ce qui permet d'imprimer le PLA, le PETG, le TPU et certains ABS. Le PLA reste le matériau le plus simple à mettre en œuvre. Pour le PETG, il est conseillé de réduire la vitesse à 30 mm/s et d'augmenter la température du lit à 80 °C. Le TPU souple (Shore A 95) s'imprime correctement si l'on réduit la vitesse et que l'on désactive le rétractation, car l'entraînement direct limite les risques d'enroulement.
Le choix du filament a un impact direct sur la qualité. Pour des pièces techniques, un filament PETG ou un composite chargé en fibres courtes peut être utilisé, mais il faut vérifier que la buse en laiton supporte l'abrasion. Pour les matériaux abrasifs (carbone, verre), il est recommandé de passer à une buse en acier trempé. Le diamètre de buse standard est de 0,4 mm, avec une tolérance de filament de ±0,05 mm.
Les réglages de température recommandés pour le PLA sont : extrudeur à 200-210 °C, lit à 55-60 °C. Pour l'ABS, il faut monter à 230-240 °C et le lit à 100-110 °C, avec un environnement confiné pour éviter les fissures. Le PETG s'imprime à 240-250 °C avec un lit à 75-80 °C. L'utilisation d'un support soluble (PVA) est possible, mais le volume d'impression limité réduit l'intérêt pour les pièces complexes.
Points faibles et maintenance
Le principal point faible est l'absence de carénage et de système de filtration. L'impression d'ABS ou de matériaux à base de styrène dégage des particules fines et des COV. Pour une utilisation en intérieur, il est conseillé d'installer un boîtier ou de ventiler la pièce. De plus, le lit chauffant est alimenté par une alimentation de 12 V, ce qui limite la vitesse de chauffe. Il faut compter environ 5 minutes pour atteindre 60 °C.
Le capteur de niveau inductif peut être perturbé par les variations de température du lit. Il est recommandé de réaliser le calibrage du Z offset après 15 minutes de chauffe. La maintenance courante comprend le nettoyage des tiges lisses et l'application de lubrifiant (huile PTFE) tous les 100 heures d'impression. Les courroies doivent être vérifiées régulièrement pour éviter le glissement.
Les pièces imprimées du kit (supports de moteurs, poulies) sont fragiles et peuvent se casser après plusieurs mois d'utilisation. Il est judicieux de les remplacer par des pièces en PETG ou en nylon. Le remplacement de l'extrudeur par une version plus robuste (type E3D V6) est une amélioration courante, mais elle nécessite des modifications du support et du firmware.
Comparaison avec les imprimantes actuelles
Face aux imprimantes à cadre fermé de type Prusa ou aux modèles à base de CoreXY, le Simple Metal est désormais dépassé en termes de vitesse et de fonctionnalités. Sa précision est correcte, mais sa vitesse maximale est limitée à 80 mm/s en déplacement, et la qualité se dégrade au-delà de 60 mm/s. Les imprimantes actuelles offrent une compensation automatique du lit, un plateau magnétique amovible et une connectivité Wi-Fi, autant de fonctions absentes ici.
En revanche, le Simple Metal reste une excellente machine d'apprentissage pour comprendre la mécanique d'une imprimante 3D. Son cadre ouvert facilite l'accès aux composants, et sa documentation technique est complète. Pour un usage sérieux en production, il est préférable de se tourner vers des modèles plus récents, mais pour un atelier de prototypage ou un usage éducatif, il peut encore rendre service.
Accessoires et post-traitement
Le post-traitement des pièces imprimées avec le Simple Metal est identique à celui des autres imprimantes FDM : ponçage, lissage à l'acétone pour l'ABS, ou application de résine de finition. Pour améliorer la surface, on peut utiliser un stylo 3D pour combler les défauts, comme le montre notre test du stylo 3D EN 32 qui aborde la régulation PID et la compatibilité des filaments. Pour les pièces destinées à un usage mécanique, l'utilisation d'un filament composite renforcé peut être envisagée, mais il faut adapter la buse.
Le choix du filament pour des pièces fonctionnelles dépend de l'application. Pour des pièces soumises à des contraintes mécaniques, un PETG ou un nylon est préférable au PLA. Pour des pièces flexibles, un TPU est adapté. Notre comparatif TPU 750 g ou résine SLA détaille les critères de choix pour les pièces souples. Si vous avez besoin d'une précision supérieure à celle du FDM, la résine SLA peut être une alternative, mais elle implique des coûts de consommables plus élevés et un post-traitement plus long.
Réglages avancés et firmware
Pour tirer le meilleur du Simple Metal, il est conseillé de mettre à jour le firmware vers une version récente de Marlin. Cette mise à jour permet d'activer la compensation de lit (Mesh Bed Leveling), le PID tuning pour le lit et l'extrudeur, et de meilleures fonctions de sécurité. Le processus de flash est simple : il suffit de connecter la carte en USB et d'utiliser l'IDE Arduino.
Le PID tuning est essentiel pour stabiliser la température de l'extrudeur. […] boîtier. […]
