Imprimantes 3D @print3d-minesnancy-blog - Tumblr Blog

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Un autre aspect de l’impression 3D que nous avons voulu évaluer est la qualité de l’impression que l’on peut paramétrer avec le slicer (Makerware pour l’imprimante Makerbot Replicator 2).

Avant de lancer l’impression en haute qualité, nous avons fait un dernier prototype pour nous assurer que le modèle convenait parfaitement, notamment en ce qui concerne les rebords de la coque destinés à bien maintenir le téléphone :

Puis, nous avons lancé l’impression de la coque finale en qualité optimale.

Par contre, le gros inconvénient de l’amélioration de la qualité d’impression est la forte augmentation du temps d’impression : 40 minutes pour une faible qualité contre environ 7 heures pour une qualité optimale. C’est pourquoi nous avons imprimé la coque durant la nuit. Notre grosse frayeur était que l’imprimante coince en raison d’un noeud dans la bobine. Toutefois, l’impression s’est très bien déroulée et nous avons récupéré la coque à l’aube. Une de nos satisfactions est l’aspect de la coque qui est très lisse.

Un autre côté positif est la taille des rebords qui sont plus marqués que sur le prototype. Cela est dû à la taille des couches déposées par l’imprimante qui sont plus faibles et qui permettent une meilleure précision.

Nous avons pensé à imprimer le logo au dos de la coque. Ainsi il faut réaliser l’impression en deux parties en changeant de bobine de fil entre les deux impressions. De plus, il faut commencer par l’impression du logo en raison des contraintes imposées par l’impression 3D. Il faut alors faire attention que le logo ne soit pas trop épais pour que la buse ne le percute pas lors de l’impression de la coque.

Pour ce faire nous avons réalisé un test pour évaluer le rendu de ces deux impressions superposées. Nous avons opté pour une qualité optimale d’impression pour le logo, ce qui permet de déposer des couches extrêmement fines : 0,1 mm, alors que l’impression du corps de la coque est réalisée en piètre qualité avec des couches de 0,3 mm.

Pour ne pas gaspiller de matière pour notre test, nous avons pris des formes simples qui peuvent tout de même nous renseigner. Ci-dessous le test avec un triangle d’épaisseur 0,1 mm et l’autre d’épaisseur 0,2 mm.

On a déduit de ce test que la superposition des impressions était tout à fait envisageable et que l’épaisseur du logo optimale était de 0,2 mm.

Il est désormais temps de lancer l’impression de la coque.

Le résultat est très satisfaisant pour l’équipe. Nous avons réussi à imprimer en deux couleurs et cela en bonne qualité !

L’équipe a décidé de se lancer un nouveau défi : imprimer la coque de téléphone en plusieurs couleurs. Cela est facilement réalisable avec une imprimante multi-buses. Malheureusement nous n’en possédons pas. Nous avons donc essayé de trouver une solution pour tout de même réaliser l’impression.

La première idée que l’on a eue a été de remplir d’une autre couleur le trou du logo. Malheureusement, le slicer est trop imprécis pour réaliser l’opération correctement.

Coque sous SketchUp

Aujourd’hui, l’équipe a créé une autre coque sous un autre logiciel (nous avons utilisé SketchUp à la place de SolidWorks) et l’a imprimée. Celle-ci est trop grande alors que nous avons pris les mêmes côtes que sur l’autre coque. Cela ne peut pas venir du Slicer car nous avons utilisé le même que précédemment. On remarque en revanche que l’objet n’a pas du tout été facettisé, c’est encourageant.

Astuce technique : pour imprimer sous SketchUp, logiciel gratuit, vous aurez besoin d’exporter vos fichiers au format STL afin de slicer votre objet ce que ne permet pas le logiciel original. Pas de panique, utilisez le plugin disponible ici pour pallier à ce problème.

Coque finie, un nouveau départ

Avec cette première coque fonctionnelle, on commence à voir l’intérêt de l’imprimante 3D. En partant seulement des côtes officielles et en 3 prototypes, l’équipe a été capable de créer l’objet voulu.

L’intérêt est maintenant de passer à une phase visant à améliorer la qualité car le rendu n’est pas parfait. Pour cela, l’équipe va devoir distinguer les différents paramètres influant sur le rendu final.

On a notamment déjà vu que la présence ou non d’un support permet de faire varier la surface de la coque.

L’équipe pense s’orienter dans les prochains jours vers les pistes suivantes pour essayer d’améliorer la coque et donc statuer sur la pertinence ou non de ces modifications.

Impression en qualité Ultra (7h au lieu de 40 min d’impression) pour avoir un meilleur rendu

Ajout de rebords pour bien maintenir en place le téléphone

Usage d’un autre logiciel pour voir si les défauts sont liés ou non à la machine

Variations des paramètres du Slicer pour voir l’influence (MakerWare)

Usage de solvant comme l’acétone pour lisser le plastique

Dernière tentative

3ème essai aujourd’hui, et cette fois, c’est la bonne. Comme vous pouvez le voir sur les photos, le téléphone rentre parfaitement et la rugosité du matériau permet au téléphone de tenir. De plus, les inscriptions sont complètement lisibles.

On remarque alors que d’autres problèmes mineurs se posent : l’ouverture laissant accès au câble jack est mal dimensionnée, et le trou pour l’objectif pourrait être encore mieux situé.

Astuce technique : Cette impression a été réalisée à l’aide d’un support (qui nécessite lui aussi d’être collé au plateau). Cela nous a permis d’obtenir une coque plus rugueuse qu’avec une dépose directe sur le plateau mais en contrepartie, cela nous a rajouté 20 min d’impression.

2ème essai

2ème impression, réalisée cette fois sur une Replicator 2. Là encore la coque est trop petite, bien que le téléphone rentre dedans en forçant. Cette solution n’est bien sûre pas viable compte tenu des déformations engendrées (voir photos), il faut donc remodifier le modèle. D’autre part, si l’on note une amélioration au niveau des écritures, celles-ci ne sont pas encore parfaites ; l’équipe va donc encore agrandir la police. Enfin, on remarque que le trou laissé pour l’objectif est mal situé. Il reste du travail.

Astuce technique : comme il n’y a pas de plateau chauffant, l’objet à tendance à se décoller lors de l’impression ce qui fait rater celle-ci. Pour pallier à ce problème, il suffit d’appliquer de la colle sur le plateau, et d’ensuite nettoyer la pièce et le plateau pour avoir une impression propre.

Verdict

Nous avons trouvé un téléphone, et le verdict est sans appel. Comme vous pouvez le voir sur la photo, la coque est trop petite. Pourtant nous avions pris les côtes officielles de l’iPhone et nous étions basés dessus pour construire notre modèle 3D. En attendant de savoir si cela est dû à la machine ou aux logiciels, l’équipe retourne modifier sa coque pour le réimprimer.

1ère impression

Aujourd’hui, c’était la première impression de la coque réalisée par l’équipe sous SolidWorks. Rose, réalisée sur une MakerBot (plateau chauffant), elle présente la forme prévue. On remarque que le logiciel n’a pas trop facettisé les bords arrondis. Ce premier prototype n’est pas parfait mais permet de se donner une idée du produit fini. En effet, on remarque que la rugosité du matériau utilisé permettra d’une part à la coque de retenir le téléphone un minimum, ce qui évite d’avoir pour l’instant des rebords à modéliser, et d’autre part d’avoir une certaine adhérence de la coque à la main de l’usager.

En ce qui concerne les défauts, on peut noter que les inscriptions sont quasiment illisibles : des écritures trop petites et l’imprécision de la dépose (l’impression étant en mode rapide) en sont probablement en partie responsables. De plus, on note une fragilité des bords extérieurs, il va falloir les épaissir.

En attendant la suite, l’équipe part à la recherche d’un iPhone 5 pour tester sa coque.

Note technique : le terme facettiser vient du fait que la plupart des imprimantes ne peuvent pas imprimer de courbes. Le slicer a alors tendance à découper la courbe voulue en portions droites c’est-à-dire à la remplacer par un polygone, ce qui donne en 3D des faces.

Modélisations 3D

Bonjour tout le monde !

Voici quelques captures d’écran de l’ébauche de la coque avec SolidWorks !

Là on trace les trous pour les différentes prises.

Le logo de l’école.

Le rendu final avec le trou pour l’objectif de la caméra.

Et voila ! On a rajouté le texte et c’est prêt à être imprimé !

On se retrouve plus tard une fois l’impression terminée pour le bilan de notre première impression !

Une nouvelle initiative : impression d’une coque de téléphone portable

Voilà un certain temps que l’équipe Projet Print étudie le fonctionnement des imprimantes 3D. Il est temps de passer à l’impression : un objet original!

Nous avons décidé de nous lancer dans l’impression d’une coque de téléphone. Le modèle choisi est l’IPhone 5 car c’est encore le plus répandu autour de nous.

Après une visite du FabLab de l’ENSGSI et un échange fructueux avec Alexandre Brugnoni, nous avons été conforté dans cette idée. Durant les dernières séances de projet, nous avons modélisé une coque contenant le logo des Mines sur Solid Works et prochainement nous imprimerons le premier prototype.

A bientôt pour un post plus détaillé contenant modèles, captures d’écran, et surtout le retour sur notre première coque!

l’ Equipe Projet Print

Soutenance du 16/01/2015

#soutenance

Impressions 3d dans le domaine alimentaire

Il s’agit d’un domaine de l’impression 3d qui est actuellement en plein développement et de nombreuses recherches sont effectuées à ce sujet. Toutefois, une large gamme d’aliments peut déjà être imprimée. Le facteur limitant est en réalité la taille de la matière première, donc si l’on dispose d’une matière première assez fine, l’impression devient possible.

Il y a plusieurs domaines dans lesquels l’impression 3d s’applique ou devrait s’appliquer prochainement.

- Le premier et le plus connu reste le domaine de l’art pour pouvoir réaliser des sculptures, notamment à base de sucre ou de chocolat.

Il ne s’agit alors pas seulement de construire l’objet en intégralité, les imprimantes sont aussi très utiles pour décorer des gâteaux par exemple :

- Le deuxième qui en est plutôt au stade de projet actuellement vise à pouvoir imprimer tous types d’aliments et ainsi de faciliter le déplacement de nourriture pour des institutions comme l’armée par exemple puisque la matière première prendra ainsi moins de place que les aliments en tant que tel. De plus ce pourrait être un moyen de prolonger la durée de stockage de la nourriture.

Des recherches sont en cours pour pouvoir imprimer des plats un peu surprenants, comme des pizzas :

Par contre, les imprimantes qui conçoivent des produits destinés à être consommés sont contraintes à respecter d’importantes normes sanitaires.

Il faut noter que parallèlement à l’impression 3d d’aliments, il existe également des matériaux qui peuvent, après impression, être mis au contact de la nourriture sans aucun danger. C’est le cas notamment pour une dérive du PLA.

#imprimables

Les imprimantes auto-replicables

La grande force des imprimantes 3D opensource, comme la reprap, c'est qu'on peut facilement en imprimer la plupart des composants. Ainsi, tous les modèles 3D des différentes pièces sont disponibles en ligne, et il suffit de lancer l'impression. Il est seulement nécessaire d'avoir une imprimante 3D à disposition et de commander d'autres pièces non imprimables, comme l'électronique (Arduino), les tiges de guidage en métal, les courroies, etc... Or des packs comme celui ci-dessous sont disponibles à la vente sur internet.

On a juste ensuite à suivre les tutoriels sur internet (dispo ici ) et ensuite à passer un peu de temps (beaucoup?) à calibrer sa machine pour pouvoir commencer à l'utiliser. L'entretien est de plus facilité car, si une pièce semble fragilisée, on peut la réimprimer à tout moment.

Cela permet donc d'avoir une imprimante 3D à moindre coût (345 $ ici) comparé aux imprimantes disponibles déjà montées (plus de 1000 € chez Makerbot).

#imprimables

L'imprimante 3D à filament en 5 paragraphes

A l'aide d'un logiciel de CAO (Conception Assistée par ordinateur) comme Solidworks, on modélise un objet en 3D aﬁn de pouvoir l'imprimer. Après traitement du ﬁchier, l'impression peut commencer.

Capture d'écran de SolidWorks

Diverses techniques existent pour réaliser celle-ci. Nous allons ici commencer par parler d'impression dite par ﬁlament, où le consommable est une bobine de ﬁl plastique, interchangeable. Pourquoi ? Parce que c'est cette solution qui est retenue pour la quasi-totalité des imprimantes grand public.

Le plastique est fondu à l'aide d'une résistance et une buse vient le déposer sur le plateau par couches successives aﬁn de former l'objet demandé. Le plastique se solidiﬁe rapidement ce qui évite à la pièce de s'effondrer au fur et à mesure.

Imprimante MendelMax

Il existe différentes manières de déposer le ﬁlament, par lignes successives (la majorité des imprimantes) ou de maniére circulaire (cf imprimantes Rostock), qui permettent d'imprimer différents objets, plutôt carrés, ou circulaires.

Imprimante Rostock - Kossel

Notre produit sera alors imprimé en une durée variant d'une dizaine de minutes à plusieurs heures suivant sa complexité. Pour optimiser ce temps, on peut essayer d'augmenter la vitesse de déplacement (jusqu'à 300mm/s) mais on est ensuite limité par la durée que le plastique met à refroidir, sans parler des erreurs en cas de bug, de déplacement de la pièce, etc.

#resume #soutenance

Compléments sur les matériaux-illustrations

Illustrations d’impressions avec ABS :

http://www.youtube.com/watch?v=c_s9j0rFcCY

http://www.youtube.com/watch?v=yWZyrn9OMp4

Innovation : création d’un stylo imprimante 3d à base d’ABS :

Le principe est similaire à celui de l’imprimante 3d, mais le modèle n’est pas prédéfini à l’avance sur ordinateur. Cela ressemble à du simple dessin avec un crayon mais la différence est que cela permet de créer des objets en 3 dimensions. C’est le refroidissement immédiat du plastique qui permet cette technologie.

http://www.maxisciences.com/impression-3d/stylo-a-impression-3d-quand-le-dessin-sort-de-sa-dimension_art28688.html

Illustration d’impression avec du PLA:

http://www.youtube.com/watch?v=TRG2qEAdSVc

Le PLA et l’ABS sont les deux matériaux les plus couramment utilisés pour réaliser des impressions 3d. Mais quelle est la différence entre les deux ?

Le PLA est créé à partir d’amidon de maïs, il est donc plus écologique.

Le PLA nécessite une température de travail inférieure à celle de l’ABS (environ 230°C contre 180°C). Par contre, l’ABS sera bien plus résistant à la chaleur. De plus, l’ABS est plus facilement pliable et présente peu de risques de casse, contrairement au PLA.

Au niveau de la consommation en ces matériaux, il faut rappeler qu’ils ont des densités différentes, ce qui se traduit par une différence de longueur pour une bobine de fil. Par exemple, pour une bobine d’1 kg, on disposera de 180 m d’ABS mais seulement de 125 m de PLA.

En ce qui concerne les déformations de ces matériaux, le PLA a l’avantage de ne se déformer que très peu. En revanche, l’ABS s’allonge lorsqu’il est chauffé et rétrécit en refroidissant, ce qui peut occasionner de sérieux problèmes lors de l’impression.

Illustration du retrait observé suite à une impression en ABS :

A gauche : impression en ABS A droite : impression en PLA

Le prix est à peu près équivalent pour les deux matériaux. A propos de l’odeur dégagée en cours d’impression, le PLA est réputé pour sentir bon. A l’inverse, l’odeur d’ABS serait relativement toxique.

Suite à cette comparaison, le PLA semble être un peu plus avantageux que l’ABS mais le choix devra toujours être fait par l’utilisateur en fonction de la pièce à imprimer.

Illustration d’impression à base de NinjaFlex :

Cette technique permet d’obtenir des pièces très flexibles :

http://www.youtube.com/watch?v=jvxbmcxjois

Illustrations d’impressions plus originales :

A base de chocolat :

http://www.youtube.com/watch?v=XQni3wb0tyM

http://www.youtube.com/watch?v=6n1SxFmmIik

A base de sucre :

#materiaux #soutenance

Concevoir son objet 3D

Fabriquer un objet 3D, c'est bien. Savoir le concevoir, c'est mieux. C'est pourquoi nous allons aujourd'hui vous présenter la Conception Assistée par Ordinateur (CAO). Celle-ci se déroule en plusieurs étapes :

Tout d'abord à l'aide d'un logiciel, on modélise l'objet.

Ensuite on rend le fichier utilisable par le gestionnaire de l'imprimante grâce à un slicer qui va découper notre objet en volume en fines couches. De plus, afin d'économiser du matériau, on peut régler différents paramètres, comme le taux de remplissage. Le slicer adaptera alors la répartition du filament, par exemple en nid d'abeille.

Nous avons donc testé différents logiciels de modélisation et essayé de créer le logo des Mines de Nancy pour comparer la difficulté suivant le support.

Le 1er se nomme Google SketchUp (Gratuit) et a la particularité d'être particulièrement intuitif. Il raisonne en termes de surfaces, on va donc créer des modèles en 2D que l'on va ensuite relier entre eux. La conception est facile, ne nécessite pas de connaissances particulières, ni même réellement de tutoriel, mais, comparé aux autres logiciels, il est un peu plus limité.

Le 2nd élu, SolidWorks, est bien connu des élèves ingénieurs. Il fonctionne sur le même principe que SketchUp, avec des surfaces. On commence par un mode en 2D, le mode esquisse que l'on dessine assez intuitivement, bien qu'un dessin symétrique demande quelques opérations.

Puis on passe notre dessin en volume pour obtenir notre objet en 3D. Ce logiciel, bien construit, semble assez complet et est donc plus complexe. Il pourra être utile de suivre quelques tutos (ici) comme celui utilisé pour la construction du logo, notamment si votre formation n'incluait pas de modélisation. Le principal problème vient du fait que ce logiciel est payant.

Le 3ème logiciel présenté est Cinema 4D. Lui aussi payant, en français, il permet de bons rendus mais est assez complexe à maîtriser car il raisonne en terme de volume. Trouver les commandes par soi-même dans l'aide risque d'être vite fastidieux, nous vous conseillons donc de suivre des tutoriels (conception et maîtrise de la caméra)

Le dernier logiciel présenté se nomme Blender. Il a la particularité d'être open source (donc gratuit) et aussi complet qu'un logiciel payant. Lui aussi raisonne en volume et est complexe à maîtriser : le tuto suivi dans cet article est disponible ici.

Enfin, le choix du slicer est primordial puisqu'il définit souvent la qualité de l'impression.

(Shéma disponible ici)

Un des plus utilisé est probablement Slic3r, puisque c'est un logiciel open source, fonctionnant avec la plupart des machines et permettant de nombreux réglages.

#soutenance

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