Impression 3D

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L'impression 3D

Il existe de nombreuses techniques d'impression 3D. La technique la plus abordable et celle que nous utilisons est le FDM ou Fused Deposition Modeling. Cette technique consiste à faire fondre une résine (généralement du plastique) à travers une buse chauffée à haute température. Un petit fil de plastique en fusion, d'un diamètre de l'ordre de plusieurs dixièmes de millimètre (0.3 à 0.5), en sort. Ce fil est déposé en ligne et vient se coller par re-fusion sur ce qui a été déposé au préalable. Par couche successives, ceci permet de fabriquer des pièces en 3 dimensions avec une assez bnonne précision. La FDM est un brevet mondial déposé par Stratasys et a permis le développement d'une offre complète en Impression 3D.

Un format de fichier spécifique, le format STL est pratiquement toujours utilisé pour décrire les objets 3D à imprimer. La plupart des logiciels de dessin 3D possèdent des fonctions d'export STL, sauf ceux qui ont volontairement été limités peur leur créateurs pour commercialiser des versions pro du logiciel (ex : Google Sketchup).

Les machines DIY qui font l'impression 3D fonctionnent pratiquement toutes sur le même modèle, avec de nombreuses variantes :

  • Un robot d'impression, est équipé d'un plateau (fixe ou mobile), qui peut être chauffé jusqu'à 120 degrés.
  • Une buse d'impression se déplace par rapport au plateau sur 3 axes (X/Y/Z) grâce à des moteurs pas à pas.
  • C'est ce déplacement qui permet la dépose du fil chaud à n'importe quel endroit du plateau.
  • Le volume dans lequel le déplacement est permis varie selon les machine mais est de l'ordre de 100x100x100mm (Makerbot) et 200x200x150 (Reprap Mendel ou Prusa)
  • La buse d'impression est alimentée par fil en PLA (http://fr.wikipedia.org/wiki/Acide_polylactique) ou en ABS (http://fr.wikipedia.org/wiki/Acrylonitrile_butadi%C3%A8ne_styr%C3%A8ne) , de 1.75mm (Makerbot) ou 3mm (Reprap). Cette alimentation est réalisée par une extrudeuse généralement motorisée avec un moteur pas à pas et un réducteur à engrenages (Mendel) mais aussi parfois par un entrainement direct (Makerbot).
  • Cette même buse est munie d'un système de chauffage, permettant de chauffer jusqu'à 230 degrés et faire fondre la matière plastique.
  • La mécanique est motorisée par 4 à 6 moteurs. Il y a généralement un moteur pour l'axe X, un moteur pour l'axe Y, un (Reprap Mendel ou Makerbot) ou deux moteurs (Reprap Prusa)pour l'axe Z, un moteur pour l'extrudeuse, et parfois deux quand il y a deux têtes d'extrusion.
  • Ces moteurs sont toujours des moteurs pas à pas.
  • Le cerveau de l'imprimante est pratiquement toujours une Arduino. Selon les variantes de l’électronique, soit c'est une vraie carte Arduino, sur laquelle est placée une carte additionnelle (Arduino Shield) qui effectue toutes les fonctions requises (contrôle moteur, chauffage de l'extrudeuse, chauffage du plateau, gestion des fins de courses), soit c'est une carte dédié, qui embarque un cœur Arduino et toutes les fonctions additionnelles pour l'optimisation du cout de production.
  • L'Arduino est reliée par USB à l'ordinateur qui peut être un PC sous Windows ou Linux, ou même un mac.
  • La carte additionnelle pour l'Arduino possède de quoi piloter les moteurs (contrôleurs pas à pas), de quoi lire l'état d'interrupteurs (optiques ou mécaniques) pour déterminer une position de référence sur la machine, de quoi piloter le plateau chauffant, de quoi piloter le chauffage de la buse d'injection de l'extrudeuse, et possèdes quelques entrées / sorties supplémentaires pour allumer l'alimentation, les ventilateurs, etc..
  • Certaines cartes électroniques possèdent une carte SD, sur laquelle on peut placer le fichier à imprimer ce qui libère l'ordinateur
  • Le logiciel de l'Arduino interprète un langage appelé G code, qui est un langage texte de description de mouvements d'usinage, le même utilisé sur les machines outils professionnelles. Celui ci est toutefois réduit sur certaines fonctions, et étendu sur d'autres afin de supporter les particularités de l'impression 3D.
  • Les logiciels sur l'ordinateur de pilotage ont 2 fonctions essentielles : couvrir et convertir les modèles 3D en G code, et envoyer le Gcode à l'imprimante. Une troisième fonction de servitude est souvent ajoutée, permettant de déplacer les axes, mettre la machine en chauffe, la paramétrer, etc...
  • Ces logiciels peuvent être séparés, dans ce cas Printr assure la communication avec l'imprimante et l'envoi du G code, et Skeinforge ou SLic3R la conversion du fichier 3D STL en g code.
  • Ils peuvent être également réunions en un seul (d'apparence du moins)) et intègrent toute ce qu'il faut pour préparer les fichiers et les imprimer. C'est par exemple le cas de ReplicatorG qui intègre toute le suite logicielle requise.

Shapercube :

Mendel Prusa :

Mendel Prusa iteration 2:

Tiges filetées zinguées
- 6 	370mm M8 threaded rod 	Three per side
- 4 	294mm M8 threaded rod 	Front/rear. Can use 300mm too
- 3 	440mm M8 threaded rod 	Top/Bottom. Can use 450m too
Tiges filetées Inox
- 2 	210mm M8 threaded rod 	z-axis lead screws. Can use 300mm too
Barres lisses
- 2 	8mm×405mm 	Smooth rod 	X-bar
- 2 	8mm×405mm 	Smooth rod 	Y-bar
- 2 	8mm×350mm 	Smooth rod 	Z-bar

Informations communes

Installation des micro-logiciels (firmwares)

Installation des logiciels

Création de modèles 3D:

Correction de modèles 3D:

Conversions de modèles 3D

Google Sketchup > STL sans avoir la version pro

La version pro de Google sketchup possède des modules d'exportation 3D permettant de créer des fichiers STL. Malheureusement celle-ci st payante et en apparence, la version gratuite ne permet que de sortir des fichiers SKP (sketchup) propriétaires.

Il existe néanmoins des solutions :

  • Dans Sketchup, Exporter (Fichier / Exporter / Modèle 3D ) et choisir le format "Fichier Collada (DAE)
  • Dans Meshlab (http://meshlab.sourceforge.net/), importer le modèle DAE (file / import Mesh / Collada file format)
  • Puis toujours dans Meshlab, exporter (File / Export Mesh as / STL file format) au format STL

Google Sketchup > Blender Voir http://www.archilinux.org/blender-didactic/sketchup.html


Optimisation

Améliorations diverses de l’axe Z

Matériaux