Cela fait un moment que je n’ai pas vu un simple hotend d’imprimante 3D sans regarder aussi l’imprimante qui l’entoure – mais c’est exactement ce que nous allons faire aujourd’hui.
C’est la Slice Engineering Copperhead, et je pense que c’est la première fois qu’une entreprise est vraiment sérieuse pour concurrencer le hotend et l’écosystème de la norme de défactorisation v6 de l’E3D depuis sa sortie. Mais le Copperhead n’est pas un simple hotend, c’est plutôt un ensemble de modules de hotend que vous pouvez utiliser, adapter ou laisser de côté comme vous le souhaitez et il peut en fait devenir une mise à jour pour des tonnes d’imprimantes sans avoir à changer tout le hotend, l’extrudeuse et le matériel de montage. Faisons donc quelques tests de référence et voyons si le kit Copperhead en vaut la peine.
Ok, c’est donc à ça que vous pensez généralement quand vous pensez “hotend”, n’est-ce pas ? Eh bien, voilà le truc. La plus grande partie du hotend, le dissipateur de chaleur, est en fait l’une des parties les moins importantes. Je veux dire, vous en avez besoin pour le fonctionnement, mais il n’a pas besoin d’être fabriqué avec précision ou selon des spécifications super spécifiques, donc pour moi, le Copperhead réel est celui-ci. Le brise-chaleur, le bloc chauffant et la buse. Voici en quoi ces pièces sont spéciales :
Pause chaleur
Tout d’abord, le brise-chaleur, et celui-ci est basé sur ce que Slice Engineering a appris de la partie chaude du Mosquito, mais c’est une conception plus traditionnelle qui saute le support mécanique séparé et n’utilise le tube brise-chaleur que pour la structure et pour la séparation thermique du bloc chauffant et du dissipateur.
Maintenant, cela semble discret, mais c’est en fait une pièce assemblée en trois parties, ils appellent cela un brise-chaleur bimétallique. Vous avez un tube central en acier qui est mécaniquement robuste et thermiquement isolant, et alors que par exemple le coupe-chaleur E3D standard est entièrement en acier inoxydable, les coupe-chaleur Copperhead utilisent des rondelles de cuivre séparées pour les parties supérieure et inférieure, de sorte que, vers le haut, la surface que le filament touche est couplée au dissipateur de chaleur aussi étroitement que possible, qui devrait réduire la friction du filament, et la partie inférieure, qui se monte dans le bloc chauffant, est capable de transférer la chaleur dans le filament plus efficacement, ce qui peut faire fondre le filament plus efficacement et donc, en théorie, devrait vous donner une performance plus constante sur une plus large gamme de débits et de vitesses d’alimentation sans avoir à augmenter la température réelle de fin de chauffe. Nous allons bien sûr tester cela.
Bloc chauffant
Ensuite, le bloc chauffant. C’est du cuivre – comme le nom “Copperhead” l’indique – ce qui le rend plus lourd, oui, mais aide aussi au transfert de chaleur puisque le cuivre est tout simplement plus conducteur de chaleur que l’aluminium. Il est toutefois intéressant de noter que la masse thermique est à peu près la même pour un bloc de cuivre et un bloc d’aluminium de même taille, de sorte qu’un bloc de cuivre ne sera pas automatiquement plus stable contre les fluctuations de température dues au refroidissement du filament ou au soufflage d’air sur celui-ci.
Le bloc de tête en cuivre est un peu plus squelettique, avec juste la zone pour le bloc chauffant et la cartouche de thermistance à l’arrière, puis la zone filetée pour la buse et le thermo-couple à l’avant, qu’ils ont fraisée sur le côté et ont créé une zone de clé, pour appliquer un contre-couple lors du changement de buse, ce qui a toujours été un peu gênant avec le bloc V6, car il y a des trucs qui dépassent de la même surface sur laquelle on est censé mettre une clé.
De plus, le bloc Copperhead n’utilise pas de vis sans tête pour la thermistance et ne se fixe pas du tout sur la cartouche chauffante, il a juste ces alésages légèrement surdimensionnés et utilise ensuite une vis à chaque extrémité pour les empêcher de tomber.
Je ne pense pas que ce soit un problème pour la thermistance, mais la cartouche chauffante pourrait commencer à avoir des problèmes pour transférer sa chaleur dans le bloc de manière efficace et constante. La solution de Slice Engineering est une pâte de nitrure de bore que l’on est censé utiliser sur n’importe quelle surface d’accouplement du côté chaud et qui est censée agir comme un anti-grippant, un composé thermique, un produit d’étanchéité, n’importe quoi, en gros. Il faut donc l’utiliser sur les filetages du brise-chaleur, de la buse, ainsi que sur la cartouche chauffante et la thermistance.
Ils le recommandent même pour l’encapsulation des thermistances classiques à billes de verre dans le trou destiné aux cartouches. Donc, ce relâchement dans les trous est probablement intentionnel.
La buse
Et enfin, la buse.
Bien qu’elle soit compatible avec les buses M6 standard utilisées par la plupart des autres fabricants, celle-ci est spéciale à deux égards : d’abord, elle a un hexagone de 6 mm pour la serrer, de sorte que sa clé dynamométrique froide ne fonctionne que pour les buses Slice Engineering, et non pour celles de 7 mm E3D et compatibles, mais son matériau par défaut est l’acier trempé à cœur, et non le laiton. Pour les performances thermiques, les propriétés du matériau sont assez proches, donc les réglages qui fonctionneront avec une buse en laiton fonctionneront aussi avec une buse en acier trempé, mais bien sûr, parce que celle-ci est trempée à 65 HRC, ce qui, soit dit en passant, est juste un cheveu de plus que la dureté de ces couteaux latéraux Knipex, à cause de ce durcissement, ces buses ne s’useront pas ou ne changeront pas légèrement la géométrie de leur orifice au fur et à mesure de leur utilisation, donc elles devraient continuer à imprimer exactement de la même manière que le premier jour pour 100 bobines. La buse est également recouverte d’une surface soi-disant plastique, donc en théorie, elle devrait aussi rester propre plus longtemps.
Prix
Vous l’avez peut-être deviné, mais tous ces arguments de vente ne sont pas bon marché. Vous pouvez choisir les pièces dont vous avez besoin ou que vous voulez comme mise à niveau de l’imprimante car vous les achetez toujours au coup par coup de toute façon, mais pour référence, je viens de vérifier à combien s’élève la version standard E3D v6, à laquelle nous comparons la Copperhead dans cette vidéo – la version complète v6 coûte 59 dollars chez Matterhackers. Et cela vous permet d’avoir un hotend, avec une buse, une cartouche chauffante, une thermistance, un ventilateur de refroidissement, l’ensemble complet.
Donc, les prix pour le Slice Engineering Copperhead : Commençons par le haut. Le dissipateur, si vous en avez besoin, coûte 45 dollars, le ventilateur 7 dollars, le brise-chaleur entre 30 et 32 dollars, le bloc d’horloge à 25, une buse à 35, la pâte de nitrure de bore à 10 dollars, et vous avez également besoin d’un chauffage et d’une thermistance, le réchauffeur Slice Engineering est un appareil assez puissant de 50W qui devrait amener le point chaud à sa température nominale de 450°C et coûte 20 dollars. La thermistance Slice Engineering est actuellement épuisée, mais celle qui est totalement compatible E3D est à 9 dollars – ce qui joue en fait en faveur du Copperhead car le prix que j’ai trouvé pour la thermistance Slice Engineering est de 42€. Mais bien sûr, celle-ci va jusqu’à 450°C aussi, alors que l’E3D atteint son maximum à 300°C.
Au total, il vous en coûtera un peu plus de 180 dollars pour obtenir un hotend entièrement fonctionnel si vous utilisez la thermistance E3D, moins chère, disponible en stock. Ce n’est pas du tout bon marché. Vous pouvez bien sûr faire baisser le prix en remplaçant n’importe laquelle de ces pièces par des options plus abordables. Par exemple, vous pouvez acheter un kit v6 complet d’origine et vous contenter d’acheter le brise-chaleur et la buse Copperhead et vous obtiendrez une tête de chauffe qui, du point de vue des performances, sera pratiquement identique à une tête Copperhead complète, à l’exception de la température de 450°C, mais vous finirez par dépenser un peu plus de la moitié de ce qu’il vous en coûterait pour acheter une tête Copperhead “complète” avec toutes les pièces Slice Engineering. Pour être honnête, je ne pense pas que ce soit vraiment l’objectif de la Copperhead, je pense qu’il s’agit d’une option de mise à niveau où vous achetez uniquement le brise-chaleur pour, disons, votre Ender-3 et peut-être y ajoutez une buse et vous continuez à utiliser toutes les autres pièces que vous avez déjà. Pour ces deux pièces seulement, c’est toujours plus cher qu’un v6 complet, mais c’est une mise à niveau beaucoup plus facile, il n’y a pas de changement de firmware, pas d’adaptateur de montage, c’est littéralement juste un échange de pièces et c’est tout.
Tester la Copperhead
C’est aussi l’esprit de ce que je fais pour les tests. J’utilise ma plate-forme de test modulaire Mendel 9001, qui comportait un Hemera E3D, mais comme il n’y a pas encore de coupe-circuit Copperhead disponible pour cela, je l’ai déclassé en E3D Titan et classic v6. Cette configuration me permet d’utiliser exactement la même extrudeuse, de conserver le dissipateur thermique et de remplacer les pièces les plus chaudes par des pièces Copperhead qui sont réellement importantes pour les performances. Il s’agira du brise-chaleur, du bloc chauffant et de la buse.
Je garde la cartouche chauffante et surtout la thermistance pour que les températures entre les deux extrémités soient parfaitement constantes.
Donc, en commençant avec seulement deux simples épreuves test utilisant le Prusament Mystic brown, qui, fait amusant, est en fait un filament violet, j’imprime le Rogue de Strata Miniatures à l’échelle 150%, en utilisant des supports très clairsemés et des couches de 0,2 et 0,1 mm. Je vais imprimer exactement le même gcode avec les configurations v6 et Copperhead pour faire ressortir les zones où une configuration pourrait être plus ou moins performante que l’autre.
Ce tirage est définitivement un test de torture, quelle que soit la façon dont on le regarde, et honnêtement, je ne pense même pas qu’il soit destiné à être imprimé sur autre chose qu’une imprimante à résine haute résolution. Il y a des tonnes de détails fins, des surplombs, des petites zones pour tester le refroidissement, il y a tout.
Mais avant même que je puisse imprimer quoi que ce soit sur le Copperhead, il était déjà bouché et je devais d’abord m’en occuper. Il s’est avéré que la pâte de nitrure de bore s’est assez facilement infiltrée dans le trou du hotend, a séché à l’intérieur et a ensuite bouché la buse en un temps record. J’ai réussi à la dégager en la piquant avec une aiguille d’acupuncture, mais ce serait peut-être une bonne idée de charger d’abord un peu de Nylon et de faire une traction à froid.
Une fois que cela a été fait, j’ai lancé un rapide autocalibrage PID et je suis arrivé à l’impression. Sauf que… non. Toujours bouché. Ça m’a pris environ 2 heures pour nettoyer ça – donc quand vous utilisez la pâte au nitrure de bore, assurez-vous que rien ne se trouve à l’intérieur du trou de sortie.
Maintenant, comme je l’ai dit, j’ai sauté les tests les plus faciles, vous ne verrez pas de différence dans un cube de test ou même dans un Benchy, donc je suis passé directement au niveau maximum. Et toutes ces impressions parlent en fait un langage très similaire – la v6 et Copperhead sont très similaires en termes de performances au quotidien, comme vous pouvez vous y attendre, mais il y a quelques différences dans les détails qui sont en fait assez significatives.
Donc oui, le bras droit a disparu dans presque toutes les impressions et c’est probablement une chance qu’il soit resté dans l’impression E3D .2mm, il semble que les impressions avec la Copperhead soient un peu plus filandreuses, c’est-à-dire ces fines traînées et non ces lignes plus épaisses, ce sont des morceaux du modèle où l’imprimante a essayé d’imprimer un détail non soutenu et a juste été extrudée en l’air à la place, mais il semble aussi que les impressions avec la Copperhead soient un peu plus mates – ce qui indiquerait généralement une température d’extrusion plus basse, alors que le fil supplémentaire indiquerait une température plus élevée. Maintenant que j’y pense, la texture plus mate pourrait en fait être le résultat de la conductivité thermique légèrement plus faible de la buse en acier par rapport à celle en laiton. Vous savez, l’un des avantages d’écrire des vidéos à l’avance est que vous avez en fait un peu plus de temps que de le faire à la volée pour exposer vos pensées et leur donner un sens.
Les deux hotends parviennent encore à reproduire plus de détails que ce à quoi je m’attendais. Une remarque sur la buse, cependant – son revêtement plastique répulsif ne faisait pas grand chose d’après ce que j’ai vu, car de petits morceaux de plastique y adhéraient encore très bien.
Cependant, le point fort absolu de la Copperhead apparaît lorsque l’on regarde le dos, les structures de soutien. Celles-ci ont été imprimées assez rapidement, ce qui a probablement signifié une transition rapide entre une impression lente sur un périmètre et une accélération sur un support comme celui-ci. Et sur l’E3D, cela signifie que ces structures de support développent de petits trous où la partie chaude n’est tout simplement pas assez réactive pour pousser le filament aussi rapidement, alors que la Copperhead semble être capable de fournir du PLA fondu à la vitesse demandée par l’extrudeuse.
Et pour tester cela, j’ai fait un test de taux d’extrusion réel. Il devrait s’agir d’un cube en mode vase qui commence à imprimer à une vitesse assez froide de 2 mm³/s et qui, lorsqu’il atteint le sommet, a suffisamment augmenté la vitesse d’impression pour atteindre 39 mm³/s. Ce qui, avec cette buse de 0,4 mm, est bien supérieur à ce que l’on pourrait raisonnablement imprimer, en particulier dans les modèles du monde réel où il n’y a pas de longues lignes droites comme celle-ci qui permettent à l’imprimante d’accélérer et de décélérer complètement pour atteindre sa vitesse maximale. Néanmoins, nous avons déjà vu les implications d’une conception à débit plus élevé comme la Copperhead dans les structures de support. Pour mettre les choses en contexte, la Prusa MK3 est limitée dans le trancheur à 15 mm³/s de pointe et n’atteint jamais un débit aussi élevé simplement parce que l’imprimante n’est pas assez rapide.
L’imprimante E3D v6 de série a commencé à présenter quelques problèmes à la hauteur de 20 mm, où l’imprimante poussait environ 6 mm³/s, mais elle s’est rétablie, puis a totalement échoué une fois qu’elle a atteint la hauteur de 35 mm, où l’impression est passée à 12 mm³/s. Ou 11,7 crête, pour être exact. La Copperhead semble totalement correcte jusqu’à 55mm de hauteur, ce qui correspond à 20mm³/s – c’est 3 fois et demi le débit de l’endroit où le v6 commençait à avoir des difficultés, ce qui est vraiment bien.
Ce test a été effectué avec le DAS FILAMENT PLA à une température normale de 210°C. Bien sûr, vous pourriez augmenter la température de fin de cuisson et obtenir un débit maximal utilisable plus élevé, mais cela implique plus de ficelles et au détriment de la reproduction des petits détails. Bien sûr, en augmentant la température, vous pourriez mettre le v6 au même niveau que le Copperhead, mais de la même manière, vous pourriez aussi augmenter la température du Copperhead pour obtenir un débit encore plus élevé. Le brise-chaleur en trois parties utilisant les bouchons de cuivre sur le Copperhead semble vraiment faire un excellent travail ici.
Pour l’instant, tout se présente plutôt bien pour le Copperhead – mais le dernier défi est de voir si le coupe-chaleur fonctionne réellement comme une rupture thermique et dans quelle mesure il isole bien le bloc chauffant du dissipateur pour créer une transition de température nette et pour empêcher le bloc chauffant de se boucher avec le PLA. J’ai accidentellement fait tourner le ventilateur de refroidissement du hotend sur le v6 à 10,8 V au lieu des 12 V nominaux, ce qui a réduit le refroidissement du dissipateur et a en fait provoqué un blocage fréquent du v6 lors de l’impression des tirages de 0,1 mm à alimentation plus lente. En mesurant avec ma caméra thermique, le dissipateur a réussi à atteindre une température d’environ 40°C alors que le point chaud en dessous fonctionnait à 210.
Une fois que le ventilateur a reçu la bonne tension de 12V, tout s’est bien passé, comme on pouvait s’y attendre. Mais je voulais voir si le coupe-chaleur de Copperhead ferait mieux ici, car ils montrent que le tube isolant du coupe-chaleur est en fait beaucoup plus fin que celui du v6. Et oui, en utilisant le ventilateur à 10,8 V, les températures sur le dissipateur sont passées de 40°C à environ 30 à 32°C, mais en considérant la température ambiante, cela représente une amélioration d’environ 40%, ce qui est très significatif. Le Copperhead est donc conçu comme une mise à niveau, il devrait fonctionner parfaitement, même s’il est utilisé avec des dissipateurs de chaleur qui ne sont pas forcément très efficaces pour le refroidissement.
Il y a cependant un inconvénient avec un brise-chaleur plus fin, et vous l’avez deviné, c’est qu’il n’est pas aussi robuste mécaniquement, ce qui est aggravé par le fait qu’il faut remplacer ces 30 dollars. Je pense que j’ai déjà légèrement plié le mien quand le point chaud s’est écrasé sur le lit parce que j’avais mal réglé mon décalage en Z.
Conclusion
Très bien, c’est l’heure de la conclusion. Le Copperhead a un prix, mais c’est un excellent produit, qui bat facilement le v6 sur toutes les statistiques de performance mesurables. Mais vous voyez comment j’ai ajouté “a un coût” à cette phrase ? Je ne veux vraiment pas que cette section soit retirée de son contexte. Le Copperhead est un écosystème extrêmement coûteux, dont le prix est plus de trois fois supérieur à celui d’une version E3D v6 de base. Et même si vous l’améliorez au prix fort, en y ajoutant un bloc de cuivre, une buse X, un brise-chaleur en titane, un capteur de température PT100, vous pourriez même ajouter un Hemera comme option de base au lieu de commencer avec un v6, vous finiriez par être moins cher qu’un Copperhead, et vous vous approcheriez probablement des mêmes performances qu’un Copperhead. Donc, en ce qui concerne le prix, il n’y a pas vraiment de concurrence. Le Copperhead brille lorsque vous souhaitez simplement une mise à niveau facile et performante en utilisant des pièces que vous possédez déjà. La possibilité d’avoir des coupe-chaleur qui s’adaptent aux configurations existantes est énorme et, si le reste de votre imprimante peut suivre, c’est l’un des moyens les plus faciles de mettre à niveau le système d’extrusion de filaments.
Je suppose aussi, si vous vous en souciez, que le Copperhead est open-source, bien que, pour quelque chose d’aussi “simple” en surface, mais difficile à fabriquer, comme un hotend, je ne pense pas qu’il y ait beaucoup d’intérêt à ce qu’il soit open-source. Mais les dessins contiennent en fait toutes les informations nécessaires à la fabrication, y compris les matériaux, les revêtements et les tolérances, ce que le dessin E3D, par exemple, ne fournit pas toujours. De plus, le Copperhead est fièrement fabriqué aux États-Unis et ne cesse de vous le faire savoir, ce qui, pour la moitié d’entre vous qui regardez cette vidéo, va être un grand plus, pour moi, et l’autre moitié, on peut y lire “fièrement fabriqué dans un pays qui n’est pas le mien”, ce qui ne veut pas dire que je me soucie beaucoup de cela ; de toute façon, un bon produit est un bon produit, peu importe d’où il vient.
Liens d’affiliation pour les produits présentés :
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Buse à vanadium Slice Engineering
E3D v6 et v6 Gold sur Matterhackers
E3D Hemera sur les pirates informatiques
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Le modèle imprimé est “Elf Rogue” de Strata Miniatures
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