Kit d’extrusion 107 : composition, compatibilité et performances réelles

Remplacer le système d'extrusion est une opération courante sur les imprimantes 3D à filament. Le kit 107, pensé pour les machines à châssis ouvert, promet une meilleure gestion des matériaux flexibles et une réduction des bourrages. À la différence des kits propriétaires, il s'agit d'un ensemble de pièces standardisées qui s'adapte à de nombreux modèles de la gamme RepRap et à leurs dérivés. Avant de l'adopter, il faut examiner sa composition, ses limites mécaniques et les gains réels en termes de qualité d'impression.

Composition et spécifications techniques du kit 107

Le kit 107 se présente comme un ensemble de pièces détachées destinées à remplacer l'extrudeur d'origine. Il comprend généralement les éléments suivants :

• Un bloc chauffant en aluminium avec cartouche chauffante de 40 W et thermistance à capsule M6 ;
• Un heatbreak bimétallique (acier inoxydable + cuivre) pour limiter les transferts thermiques vers le haut ;
• Une buse en laiton trempé de 0,4 mm (d'autres diamètres sont disponibles séparément) ;
• Un système d'entraînement à double pignon avec roulements à billes, compatible avec les filaments de 1,75 mm ;
• Un tube PTFE de 2 mm de diamètre intérieur pour guider le filament jusqu'au heatbreak ;
• Un ventilateur radial 40×40×10 mm pour le refroidissement du dissipateur ;
• Un support de montage en aluminium anodisé avec espacement de trous de 20 mm.

L'ensemble accepte des températures de buse allant jusqu'à 290 °C, ce qui le rend compatible avec la plupart des filaments techniques (PETG, PC, Nylon, TPU). La masse totale du bloc assemblé est d'environ 85 g, soit un allègement notable par rapport aux extrudeurs d'origine sur certaines imprimantes comme l'Ender 3 ou la Prusa i3 MK3S.

Compatibilité mécanique et électronique

Le kit 107 est prévu pour les imprimantes utilisant un support d'extrudeur à quatre trous espacés de 20 mm (standard NEMA 17). Il s'adapte donc directement aux modèles à châssis en aluminium extrudé de type 2020 ou 2040. La fixation du moteur pas à pas se fait par l'intermédiaire de deux vis M3, ce qui nécessite un moteur avec un entraxe de 23 mm. Les imprimantes équipées d'un moteur plus petit (entraxe 17 mm) nécessitent une plaque d'adaptation optionnelle.

Sur le plan électrique, la cartouche chauffante de 40 W demande une alimentation 12 V capable de fournir au moins 3 A supplémentaires. Si l'alimentation d'origine est déjà sollicitée par un lit chauffant de forte puissance, il peut être nécessaire de passer à une alimentation 24 V ou d'ajouter un module de puissance séparé. La thermistance à capsule M6 est du type NTC 100 kΩ, compatible avec la plupart des cartes mères (Marlin, RepRap, Duet). Il faut cependant vérifier le coefficient de Steinhart-Hart dans le firmware pour éviter des lectures erronées.

Installation et réglages préliminaires

L'installation du kit 107 suit une procédure standard pour un extrudeur à entraînement direct. Il faut d'abord démonter l'ancien système en conservant le moteur pas à pas et son câble. Le nouveau support se visse directement sur le chariot de l'axe X. Le bloc chauffant est assemblé avec le heatbreak et la buse en serrant la buse à chaud (260 °C) pour garantir l'étanchéité. Le ventilateur radial est fixé sur le dissipateur et branché sur la sortie dédiée de la carte mère.

Les réglages logiciels incluent :

• La modification du pas par millimètre (steps/mm) pour l'extrudeur, qui passe typiquement de 93 à 140 pour un pignon à double denture de 11 dents ;
• L'ajustement du PID de la buse, car la masse thermique du bloc aluminium est différente du bloc d'origine ;
• La réduction de la rétraction (retract) à environ 1 mm pour un entraînement direct, contre 5 mm pour un Bowden.

Un test de calibration du débit (flow rate) est indispensable : imprimez un cube de 20×20×20 mm sans remplissage et mesurez la largeur des parois. Ajustez le multiplicateur d'extrusion jusqu'à obtenir une largeur de paroi égale à la largeur de ligne définie dans le slicer.

Performances observées en conditions réelles

Les tests comparatifs entre l'extrudeur d'origine et le kit 107 montrent une amélioration significative de la constance du débit, notamment sur les filaments flexibles (TPU Shore 85A). L'entraînement double pignon réduit le glissement et permet d'atteindre des vitesses d'impression de 80 mm/s sans défaut de sous-extrusion. Sur les matériaux rigides (PLA, PETG), la différence est moins marquée, mais on note une diminution des artefacts de surface liés à la variation de pression dans la chambre de fusion.

En revanche, le kit 107 présente quelques inconvénients. La masse supplémentaire sur le chariot (environ +30 g par rapport à un extrudeur Bowden léger) peut générer des oscillations à haute vitesse sur les imprimantes à structure cantilever. Sur les modèles à double axe Z, l'impact est négligeable. Par ailleurs, le heatbreak bimétallique peut provoquer un phénomène de « heat creep » si le ventilateur n'est pas suffisamment puissant : le filament se ramollit trop haut dans le tube PTFE et provoque des bourrages. Il est recommandé d'utiliser un ventilateur radial d'au moins 5 CFM et de vérifier que le flux d'air est bien dirigé vers les ailettes du dissipateur.

Avantages et limites par rapport à un extrudeur d'origine

Pour décider si le kit 107 est pertinent, il faut le comparer à l'extrudeur livré avec l'imprimante. Voici les principaux points :

• Avantages : meilleure adhérence sur les filaments flexibles, température maximale plus élevée (290 °C contre 240 °C sur la plupart des extrudeurs d'origine), heatbreak bimétallique réduisant les fuites, buse trempée compatible avec les filaments abrasifs (carbone, bois).
• Limites : nécessite des modifications du firmware et une calibration minutieuse, masse plus élevée pouvant dégrader la qualité d'impression à très haute vitesse, risque de heat creep si le refroidissement est insuffisant, compatibilité limitée avec les moteurs pas à pas non standard.

Il est également important de noter que le kit 107 n'inclut pas de tube en Capricorn ou de raccords pneumatiques, contrairement à certains kits concurrents. L'utilisateur devra se procurer un tube PTFE de qualité, de préférence avec un diamètre intérieur de 1,9 mm pour réduire le jeu du filament. Pour les filaments nécessitant une température de buse supérieure à 290 °C (PEEK, PEI), le kit 107 n'est pas adapté : il faut un bloc chauffant tout métal avec un thermocouple.

Lors du choix d'un filament pour ce kit, la qualité du diamètre et la constance du débit sont cruciales. Un filament dont le diamètre varie de ±0,05 mm peut déjà provoquer des variations de pression dans le heatbreak. Pour approfondir ce point, notre guide sur les critères mesurables de sélection d'un fournisseur de filaments propose des méthodes de test objectives : Comment choisir un fournisseur de filaments 3D : critères mesurables et tests pratiques.

Recommandations finales pour l'installation

Avant d'installer le kit 107, vérifiez que votre alimentation peut fournir au moins 3 A supplémentaires sur la sortie 12 V, sous peine de déclencher la protection thermique. Une fois le kit monté, lancez un test de rétraction : imprimez deux tours de 10 mm de hauteur et mesurez la distance entre les tours. Si des fils apparaissent, réduisez la rétraction par pas de 0,2 mm jusqu'à disparition. Enfin, pour les impressions en TPU, réglez la vitesse d'impression à 30 mm/s et désactivez le rétract pour les premiers essais, puis augmentez progressivement.