Zmorph

Zmorph

Présentation générale

La Zmorph est une machine de fabrication numérique multifonction destinée au prototypage et à la production de petites séries. Elle combine plusieurs technologies au sein d’une seule plateforme :

• Impression 3D (fabrication additive)
• Gravure et découpe laser
• Fraisage CNC

L’ensemble des opérations est piloté depuis une interface logicielle unique, permettant de centraliser la préparation et l’exécution des travaux.

Logiciel de pilotage : Voxelizer

Le logiciel Voxelizer est utilisé pour configurer et piloter la Zmorph.

Fonctions principales

• Importation de modèles 3D et fichiers vectoriels
• Paramétrage des opérations laser et CNC
• Gestion des Toolheads (têtes d’outil)
• Génération du G-code

Bien que relativement limité et parfois instable, Voxelizer couvre les fonctionnalités essentielles nécessaires à l’exploitation de la machine.

Formats de fichiers pris en charge

• Modèles 3D : .STL, .OBJ
• Images raster (laser) : .PNG, .JPG
• Fichiers vectoriels (découpe) : .DXF
• Autres formats selon les modules installés

Toolheads (Têtes d’outil)

La Zmorph fonctionne avec des têtes interchangeables adaptées à chaque procédé :

• Laser Toolhead : gravure et découpe laser
• CNC Milling Toolhead : fraisage et gravure mécanique à l’aide d’une mèche

Le choix et la configuration correcte du toolhead sont indispensables avant toute opération.

Procédure de Homing

Le Homing correspond à la procédure de référencement des axes.

Home All Axis

• Recherche les capteurs de fin de course
• Définit la position d’origine (0,0,0)
• Ne modifie pas les paramètres de configuration

Home to Center

Positionne la tête au centre de la zone de travail.

Dimensions utiles :

• Axe X : 235 mm
• Axe Y : 250 mm
• Axe Z : 165 mm

Coordonnées du centre :

• X = 117,5 mm
• Y = 125 mm
• Z = 92,5 mm

Un homing complet est recommandé avant chaque nouvelle opération.

Gravure laser

Procédure recommandée pour la gravure sur bois

1. Configurer les paramètres de gravure dans Voxelizer
2. Retirer temporairement la plaque de la machine
3. Exécuter Home All Axis
4. Régler X, Y, Z à 0
5. Exécuter Home to Center
6. Régler X = -85
7. Régler Y = -55
8. Régler Z = 20
9. Remettre X, Y, Z à 0
10. Régler la puissance du laser à 65 %
11. Régler la vitesse à 90 %

Les paramètres peuvent être ajustés selon le matériau.

Fraisage CNC (CNC Milling Toolhead)

Paramètres essentiels

• Starting Height : position initiale de la mèche au-dessus de la pièce
• Offset (hauteur) : distance initiale entre la mèche et la surface (mm)
• Final Depth : profondeur finale atteinte
• Offset (profondeur) : profondeur totale de gravure
• Operation Tool : type et diamètre de la mèche
• Cut Speed : vitesse d’avance en coupe
• Move Speed : vitesse hors coupe
• Lead In/Out Speed : vitesse d’entrée et de sortie

Direction de fraisage

Climb Milling

• Finition plus propre
• Moins d’éclats
• Efforts mécaniques plus importants
• Recommandé pour les découpes

Conventional Milling

• Plus stable
• Adapté aux CNC légères
• Peut générer plus d’éclats
• Recommandé pour les gravures

Max Stepdown

Le Max Stepdown correspond à la profondeur retirée à chaque passe.

Exemple : Pour une profondeur de 3 mm avec un stepdown de 1 mm :

• 3 passes successives de 1 mm

Recommandations d’outillage

• Mèche standard : 3,175 mm
• Pour une découpe traversante, ajouter 0,2 mm à la profondeur théorique

Conception de PCB avec KiCad

KiCad est un logiciel de conception électronique (EDA) permettant la création de circuits imprimés (PCB).

Formats d’exportation

Fichiers .gbr (Gerber) :

• Pistes en cuivre
• Contour de carte
• Sérigraphie et masque (optionnel pour CNC)

Edge_Cuts.gbr : définit le contour du PCB.

Fichiers .drl :

• Données de perçage

Conversion en G-code : Line Grinder

Line Grinder est un logiciel permettant de convertir les fichiers issus de KiCad en G-code compatible CNC.

Procédure

1. File → Open
2. Charger F_Cu.gbr (pistes)
3. Importer Edge_Cuts.gbr (contour)
4. Importer le fichier .drl (perçages)

Line Grinder ne permet pas l’exécution simultanée de plusieurs types de fichiers. Il faut d’abord graver les pistes, puis effectuer le perçage.

Types de perçages

PTH (Plated Through Hole)

• Trous métallisés
• Connexion électrique entre les couches

La Zmorph ne réalise pas la métallisation interne. Elle peut uniquement percer les trous.

NPTH (Non-Plated Through Hole)

• Trous non métallisés
• Utilisés pour fixations mécaniques

Diamètres recommandés

• Pistes (F_Cu.gbr) : fraise 0,2 mm à 0,3 mm
• Perçage (PTH.drl) : fraise 0,8 mm à 1,2 mm (selon diamètre du trou)

Conclusion

La Zmorph est une solution polyvalente de fabrication numérique combinant impression 3D, gravure laser et fraisage CNC. Associée à Voxelizer, KiCad et Line Grinder, elle permet de couvrir l’ensemble du processus de prototypage mécanique et électronique dans un environnement intégré.

LineGrinder

Présentation

LineGrinder est un logiciel permettant de convertir des fichiers (ex. : Gerber) en G-code compatible avec la CNC.

Important : Les paramètres doivent être configurés AVANT l’importation des fichiers, car ils ne peuvent plus être modifiés par la suite.

Configuration initiale

Paramètres obligatoires

Paramètre	Valeur
DefaultApplicationUnits	use milimeters
GCode Output Unit	use milimeters
Isolation Cut → IsoCutWidth	0,01

Note : La valeur IsoCutWidth = 0,01 permet d’augmenter la précision de la gravure.

Procédure

1. Configurer les paramètres
2. Importer le fichier
3. Convertir en G-code
4. Enregistrer le fichier

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Communication

Méthodes de transfert de fichier

USB

• Connecter la Zmorph à l’aide d’un câble USB
• Vérifier que la machine apparaît dans les fichiers
• Glisser le fichier dans la Zmorph

Important :

• Le fichier doit être en format .gcode
• Il peut être nécessaire de renommer le fichier

Problème fréquent : Si le port USB n’est pas reconnu, utiliser la méthode par carte SD.

Carte SD

• Retirer la carte SD (à droite de l’interface)
• L’insérer dans l’ordinateur
• Copier le fichier (même procédure que USB)
• Réinsérer la carte dans la Zmorph

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Gravure laser

Description

Gravure réalisée sur des étuis à crayons en bois pour les finissants. Le G-code est fourni par le professeur.

Procédure

1. Transférer le fichier dans la Zmorph
2. Ouvrir Voxelizer
3. Effectuer les 11 étapes de « Étapes pour graver une plaque de bois »

Attention :

• Assurer une bonne circulation d’air
• Éviter les odeurs de brûlé
• Prévenir le déclenchement de l’alarme

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Gravure à la mèche

Description

Utilisée pour la gravure de PCB. Similaire à la gravure laser, avec des ajustements mécaniques.

Préparation

Important :

• Retirer la mèche avant les déplacements
• Installer la mèche uniquement avant la gravure finale

Configuration

Coordonnées du point zéro

Axe	Valeur
X	-40
Y	30
Z	17 (variable selon la hauteur)

Note : La fraise doit être le plus proche possible de la surface.

Attention : Le G-code du PCB commence dans le coin supérieur droit.

Bonnes pratiques

• Vérifier que les supports ne touchent pas la mèche
• Limiter la profondeur pour une meilleure précision
• Effectuer une simulation AVANT la gravure réelle

Procédure recommandée

1. Retirer la plaque et la mèche
2. Lancer une simulation
3. Vérifier les déplacements
4. Installer la plaque et la mèche
5. Lancer la gravure

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Astuce

Repositionnement du Tool

Problème : décalage du point de départ.

Solution :

Voxelizer → gcode → x = 0 / y = 0 / z = 0 → Enter

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Problématiques

1. Arrêt de la machine

Symptômes

• La gravure s’arrête
• Le temps continue
• Le pourcentage reste figé
• La mèche tourne sans mouvement

Solution temporaire

• Appuyer sur le bouton reset (à droite de la machine)

Observation

L’arrêt se produit à différents pourcentages :

• 3 %
• 24 %
• 84 %

Hypothèse : accumulation d’un problème causant un plantage.

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2. Perte de communication

Symptômes

• La machine ne répond plus après un reset

Solutions

1. Effectuer plusieurs resets
2. Si échec :
   • Retirer la petite carte à l’arrière (gauche du port USB)
   • La réinsérer