Impression 3D, premiers pas..

22/10/2017

 Un peu d'histoire

 

Le principe même de l'impression 3D existe depuis  les années 80 mais c'est en 2005 qu'il va devenir plus accessible techniquement et financièrement grâce au lancement du projet RepRap (Replication Rapid prototyper). Porté par le Dr Adrian Boyier et son équipe de l’Université de Bath, le projet consiste à créer une machine capable de produire la majorité des pièces nécessaires à son fonctionnement.

Ce projet est entièrement développé en open source ce qui a d'ailleurs permis une progression rapide grâce à une communauté très active. C'est donc courant 2007 que sort la première version des imprimantes 3D RepRap, j'ai nommé : Darwin.

 

 

 

Elle sera suivie d'une multitude de versions : RepRap Family Tree

N'hésitez pas à consulter le site RepRap.org , vous y trouverez en détail toutes les versions créées depuis 2005, de la documentation pour réaliser sa propre imprimante, un forum d'échange et bien d'autres infos.

https://vimeo.com/5202148

 

 

 

Les différents types d'impression 3D

 

Il existe différents types d'impression 3D :

  • Le Selective Laser Sintering (SLS) : Frittage laser

  • Le Fused Deposition Modeling (FDM ou FFF) : dépot de matière

  • La Stereolithography (SLA) : résine cuite au laser

Pour plus d'informations je vous invite à consulter cet article :  DE L’IMPRESSION 3D

Aujourd'hui, les imprimantes fonctionnant sous le principe FDM sont les plus répandues. Cependant, depuis février 2014 certains brevets liés à l'impression 3D SLS sont tombés dans le domaine public. Comme pour la technologie FDM, cette expiration devrait engendrer une baisse considérable des prix des imprimantes 3D et permettre de développer encore davantage la technologie SLS. Il existe déjà quelques projets s'appropriant se principe en hackant une découpeuse laser.

 

 

L'impression 3D FDM

 

Nous allons ici nous intéresser plus particulièrement aux imprimantes 3D FDM puisqu'elles sont les plus répandues dans les Fablabs.

 

Les différents éléments :

  • La tête d'impression : buse + élément chauffant

  • L'extruder : entrainement du fil

  • Le consommable : filament (PLA, ABS..)

  • Le plateau (ou le lit) : support d'impression

 

 

 

Ce type d'imprimante 3D fonctionne, comme de nombreuses machines CNC, sur 3 axes : X,Y et Z . Pour la plupart de ces imprimantes, c'est la tête d'impression qui se déplace  en X - Y et le plateau en Z. Cependant, sur certaines machines comme l'imprimante Delta, l'axe Z est géré par la tête d'impression.

En fonction des modèles, l'extrudeur peut être soit intégré soit séparé de la tête d'impression comme c'est le cas sur l'Ultimaker. Si l'on utilise du filament type Flex, il est nécessaire que l'extrudeur se trouve dans la tête d'impression sinon il y a un risque que le matériau forme un bouchon.

Il existe des buses de différents diamètres. Le plus standard est de : 0,4 mm. Plus le diamètre est petit, plus l'impression sera précise. Dans le cas où l'on imprime une pièce de grande taille, mieux vaut utiliser une buse assez large pour que les couches de matière déposées soient plus "épaisses" et que l'impression prenne moins de temps. Attention, on parle bien ici du diamètre de sortie de la matière. Le diamètre d'entrée quant à lui, correspond au diamètre du filament utilisé. Les standards sont : 1,75 mm ou 3mm. Il y a donc une corrélation entre le filament utilisé et la buse choisie.

Utilisation :

Pour réaliser une impression 3D il y a plusieurs étapes :

• CAO : conception du modèle 3D à l'aide de différents logiciels (SketchUp, Fusion 360, Tinkercadn, Rhino, Openscad, Blender...) ou récupération d'un fichier sur une plateforme d'objets 3D (Thingiverse, Cults, CubeHero, Instructables ... ). Le fichier doit être exporter en .STL ou .OBG.

• FAO : Slicing (tranchage). Les logiciels de slicing (Cura, Slic3r ... ) traduisent les modèles numériques en instructions physiques destinées à l’imprimante. On peut les imaginer comme un enchevêtrement de trajectoires que va suivre la tête d’impression. Le format de sortie le plus couramment utilisé est le G-code.

La manière d’exporter les fichiers vers l’imprimante diffère selon les marques et les modèles : câble USB, Wi-Fi ou carte SD.

• Contrôle de l'imprimante (ou « Client »). Il s'agit du tableau de bord de l’imprimante. Il envoie les instructions de FAO et fournit une interface de contrôle des fonctionnalités de l’imprimante. Les programmes de FAO et le client sont de plus en plus souvent combinés, constituant ainsi une unique interface pour l’environnement d’impression. Cependant il est parfois nécessaire d'utiliser un logiciel supplémentaire type Pronterface. (Pour les DOM et les RepRap par exemple).

Réglages FAO/Client :

La plupart des logiciels de FAO/Client proposent aujourd'hui un paramétrage très simplifié de la machine. Cependant, afin de bien comprendre la réussite ou l'échec d'une impression il est important de connaitre la fonction de certains réglages plus en détail. Il est d'ailleurs toujours possible, dans ces logiciels aux paramètres prédéfinis, de rentrer dans une interface plus détaillée permettant l'accès à ces réglages.

Les paramètres les plus importants à définir sont :

  • L'épaisseur des couches

  • Le périmètre (épaisseur de la coque) : il s'agit de l'épaisseur pleine

  • Le remplissage : sa forme, son %..

  • La vitesse d'exécution des différentes parties (extérieur, remplissage, support, déplacement ...)

  • La jupe (Skit) = le support au sol : nombre de couches ...

  • Le support matériau : densité, forme, angle...

  • Le matériau utilisé (filament) : PLA, ABS..

  • La température : pour faire fondre le fil, pour le plateau (indiquée sur le matériau)

  • Réglages machine : la taille du plateau, faire le Z.

Tous ces paramètres ont évidement un impact direct sur la qualité et le temps de l'impression.

 

 

Trucs et astuces:

  •  Les matériaux utilisés ont tendance à se rétracter c'est en partie pour cela que l'on fait chauffer le plateau.

  • L'impression est très sensible aux changement de température ambiante.

  • Pour décrocher sa pièce plus aisément, il vaut mieux l'enlever dès la fin de l'impression. (et si besoin faire un choc thermique)

  • (...)

Entretien:

  • Graisser de temps en temps les axes avec de l'huile synthétique

  • Nettoyer le plateau régulièrement

  • Suivre la procédure pour changer de matériau : Faire chauffer la tête d'impression puis faire un Reverse. Veiller à insérer un filament coupé net dans la machine.

  • (...)

Les matériaux :

  • L'ABS : matière plastique type légo (possibilité de polir à l'acétone)

  • Le PLA : biodégradable

  • Le Flex : matière plastique flexible

Pour plus d'infos sur les matériaux pouvant être utilisés en impression 3D direction :

http://www.primante3d.com/materiaux/

http://www.additiverse.com/liste-des-materiaux-pour-l-impression-3d/

 

 

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