STIC:Atelier design et fabrication digitale

Introduction

Ceci est un support de cours pour un atelier d'initiation...

Animateur: Daniel K. Schneider, TECFA, FPSE, Université de Genève

23 Mars 2015, 8h30-12h00 / 13h30-17h00

SEM Formation

Rue des Gazomètres 3 – 1205 Genève

Salle de cours n° 3 (rez-de-chaussée)

Objectifs

• Se familiariser avec le nouveau phénomène de la fabrication "artisanale" digitalisée: origine, acteurs, marchés, technologies, initiatives en éducation, utilité pour l'éducation, .....

• Exposé d'introduction: A-design-et-fabrication-schneider.html

Autre matériel d'introduction

• Design et fabrication numérique
• Introductions en Anglais: en:Fab labs in education, en:3D printers in education, en:Computerized embroidery in education
• en:Tour de Fablab

Module - CAD/CAM objets 3D

Ce module est consacré à la conception et la fabrication d'objets 3D avec une simple imprimante 3D.

Objectifs:

• Savoir télécharger, adapter un modèle
• Dessiner, modéliser, programmer un objet 3D
• Paramétrer le code machine pour imprimer un objet

Introduction

• Pour les aspects conceptuels, lire en:3D printers in education
• Introduction à la conception et la fabrication d'objets 3D: historique, visite de qqs. sites, le workflow, etc.
• Démo (Site RepRap): Rôle important d'un projet de recherche sur l'auto-réplication inité par Adrian Bowyer

La pipeline du design et de la fabrication

1. Créer / trouver un dessin 3D solide et fermée ("watertight")
2. Traduire ce dessin (modèle) en un format "impression" comme STL (crée initialement pour la stéréolithographie par 3D Systems)
3. Paramétrer et traduire le modèle en code machine, typiquement du G-code.

En plus de détails:

• Voir aussi: Fabrication avec une imprimante 3D (résumé du processus)

Explorer des sites de partages

Visite d'un site de partage

• Démo (thingiverse) (Y compris mes productions)

Sites pour imprimer ailleurs

• Démo (Shapeways) (site)

Fusionner des objets

Activité (fusion sur LEGO)

• Chercher une brique LEGO plate sur la clef USB (sinon sur Thingiverse
• Chercher un autre objet sur Thingiverse (ou un autre site)
• Fusionner les deux.

Notice: Vous pourrez plus tard créer un objet avec un autre outil et le fusionner

Positionner avec Netfabb:

• Installer Netfabb basic sur vos ordinateurs personnels et si possible sur les ordinateurs de la salle (clef USB)
• Démo (Netfabb). Positionner des objets
• Dimensionner/Positionner avec Netfabb. Les 2 objets doivent se toucher (ou plus ...)
• Depuis Netfabb, exporter chaque objet comme .STL (donc il faut exporter au moins 2 fois)

Menu Part -> Export Part

Fusionner avec Meshlab:

• Démo (Fusion avec Meshlab)
• Importer les deux (ou plusieurs) fichiers STL déjà bien positionnés

File -> Import Mesh

File -> Import Mesh

• Ouvrir l'outil layers pour bien vérifier que vous n'avez que 2 objets
• Notice: Positionner avec Meshlab est déconseillé, mais sans Netfabb, essayez l'outil "Manipulators tool" (icône avec des flèches x,y,z): Ensuite T pour repositionner, S pour changer la taille, R pour rotation. Enter pour appliquer
• Menu Filters->Mesh Layer->Flatten Visible Layers
• File->Export Mesh as

Dessin 3D avec un outil en ligne

Démo (Tinkercad)

• Tinkercad nécessite WebGL. Dans Firefox, WebGL ne marche pas s'il manque un accélérateur 3D. Essayez Chrome

Activité (Tinkercad): Les participants feront un modèle simple si Tinkercad marche sur vos machines.

• Il faut créer un compte ou se connecter avec un compte facebook, google, etc.
• Possibilité de suivre les exemples
• Voir aussi: Petite explication Tinkercad

Dessin 3D avec des outils à installer

Il existe pleins d'outils 3D, soit des outils CAD, soit des outils de modélisation pour jeux, environnement en ligne etc.

• Logiciels AutoCAD 123 (recommandés)
  • comprend plusieurs logiciels pour Win/Mac/iPad)
  • Il faut en tout cas 123D Design

• Google Sketchup, logiciel de modélisation 3D (La version Pro est gratuite pour les enseignants, payant pour étudiants). Pas très approprié pour le dessin technique. Voir le tutoriel Google Sketchup (ancienne version). Le format de fichiers (Collada) doit être traduit avec Meshlab vers STL. Le résultat n'est pas convaincant.

Attention

• Un objet 3D imprimable doit être "watertight"
• Tout "mur" doit avoir une largeur (2mm ou plus pour être solide)

Sculpter en 3D

• Sculptris, logiciel de sculptage 3D (Win/Mac) à installer

Démo (Sculpter avec Sculptris)

Activité (Sculpter avec Sculptris) (se trouve sur la clef USB). Procédure:

• Utiliser Grab [G] pour le gros travail (décocher Global et Limit !)
• Ensuite explorer les autre outils ...
• Exporter en *.OBJ, puis traduire en STL avec Meshlab

Attention:

• Bouger lentement
• Réparer / smooth dès que vous avez produit une surface abimée !

Voir aussi: Tutoriel Sculptris

• Voir aussi en anglais en:Sculptris

Programmation d'objets 3D

Démo (OpenScad)

• Openscad est un langage et compilateur 3D pour créer des objets CAD.
• OpenScad est exécutable depuis la clef USB. Il y a aussi un installer pour vos PC/Mac privés.

Activité (OpenScad) (Clef USB)

• Créer un objet simple
• Créer une brique Légo avec une bibliothèque

2 cubes moins 1 cylindre

Manuel et tutoriel EduTechWiki:

• OpenSCAD User Manual
• en:OpenScad beginners tutorial (3D modeling with code)

Démo (Objet simple)

• en:Doblo factory (ancienne documentation)
• La bibliothèque se trouve dans le dossier exemples sur la clef USB

difference () {
	union () {
	cube (size = [1,2,3], center = true );
	cube (size = [3,2,1], center = true );
	}
 #  translate (v = [0,0,-3]) {
          cylinder (h=6, r=0.7, $fs =0.05);	
     }
}

Lego standard

Démo (Fabrication de Legos)

Fichier: design-fabrication/exemples/3d/DobloFactory/test.lego

// LOAD doblo factory
include <doblo-factory.scad>;
include <lib/doblo-params-repl.scad>;

doblo   (0,   0,   0,   4,   2,  FULL, true, false, LUGO);

Lego non-standard

Fichier: design-fabrication/exemples/3d/DobloFactory/test2.lego

// LOAD doblo factory
include <doblo-factory.scad>;
include <lib/doblo-params-repl.scad>;

//       posx,posy,posz,long,large,haut         boutons, trous, taille
doblo   (0,   0,   0,   4,   2,    THIRD+THIRD, false, false, LUGO);
//       
nibbles (0,  0,  THIRD+THIRD,  2,   2, LUGO);

Slicing et contrôle de l'imprimante

Démo (Repetierhost) Démo (Felix Printer 2.0)

Slicing (trancher)

• Un objet 3D sera "découpé" en instructions qui permettent à l'imprimante de produire "tranche par tranche". Certains logiciels slicing on des dizaines de paramètres à régler. En gros il s'agit d'indiquer (a) combien de plastique doit sortir et (b) régler la vitesse de la tête d'impression en déplacement. La combinaison de ces 2 valeurs variera le long de l'impression.

Pilotage de l'imprimante

• Chauffer, tester, etc.
• Envoyer un fichier d'impression et vérifier son exécution. Possibilité d'ajuster la vitesse et le flux à certains moments.

Voir aussi: Felix 3D printer

Module broderie

A mon avis, la broderie machine peut avoir plusieurs fins intéressants. Voir en:Computerized embroidery in education pour plus de détails et quelques références.

• Construction d'identités personnelles et professionnelles (identity building)
• Communication d'idées et de prises de positions et matchmaking (trouver des gens intéressés par vos idées)
• Apprendre les principes du dessin vectoriel (Illustrator, Inkscape, etc.)
• Acquérir des notions de design (pareil que pour tout le reste)

Processus de conception/fabrication avec un logiciel professionnel

Traduction directe de SVG

Démo (SVG2embroidery)

• SVG2Embroidery marche, mais il faut respecter pas mal de contraintes.

Conversion / examen de fichiers broderies

Démo (TrueSizerWeb)

• Presque chaque fabricant possède ses propres formats de fichiers. Certains formats sont de plutôt de "haut niveau" (permet l'échange entre logiciels de conceptions), certains sont de bas niveau (instructions pour la machine à broder)

Démo (ELNA 8300) (brodeuse)

• Voir aussi en:Elna 8300

Démo ( Stitch Era) (logiciel semi-professionnel)

• Voir tutoriels dans EduTechWiki (Anglais)

Module découpe

Découpe Laser

• Petite information (un bon modèle de base coute environ 25'000 CHF)

Découpe vinyl / carton / etc.

Démo (Silhouette)

• Voir aussi en:Silhouette Cameo (Anglais)

Design et fabrication dans les écoles

(Discussion, s'il reste du temps)

• Quel impact sur l'école ? (on vous rappelle qu'on a posé la même question pour le web ou les téléphones portables)
• Design et fabrication dans les écoles, a quel but(s) ?
  • Enseigner le design ?
  • Enseigner certaines technologies spécifiques ?
  • Rendre plus intéressantes certaines disciplines comme les mathématiques ou l'informatique ?
  • Utilisation de technologies comme moyen ou médium pour certaines matières (broderie en éducation civique) ?
  • Marier art et technologies ?
• Quelles possibilités et opportunités ?
• Impressions de mon cours pilote STIC IV. Il me permettait de tester des faisabilités et l'intérêt des participants.

Documentation et logiciels

Logiciels

• MeshLab - Outil manipulation de mailles (Win/Linux)
• Netfabb Studio Basic - Outil STL (Win/Mac/Linux)
• Google Sketchup (Version gratuite, la version Pro est gratuite pour les enseignants, $50 pour étudiants)
• OpenScad (Win/Mac/Linux). Voir download releases.
• Autodesk® 123D™

Logiciels de conception 3D en ligne

• Tinkercad Le navigateur doit avoir un support WebGL (navigateurs récents!). Ce dernier nécessite une puce ou un carte d'accélération 3D.
• http://www.3dtin.com/

Documentation

Voir aussi sur EdutechWiki (Anglais):

• La catégorie en:Category:Fab lab
• La catégorie 3D
• La catégorie Computerized embroidery
• La ctaégorie Category:Cutting plotter

Introductions/propagande

• Fabrication avec une imprimante 3D (Résumé du workflow)
• Imprimer le réel à portée de main (OWNI, oct. 2011).
• Digital Design and Technology Programme (le programme CAD/CAM dans le système UK) et BoxFord (un des fournisseurs en hardware et software pour les écoles)
• en:Fab labs in education
• en:3D printers in education
• en:Computerized embroidery in education

CAD/CAM et modélisation 3D (survol et ressources)

• en:Computer-aided design and manufacturing
• en:3D file format
• en:3D modeling

Documentation logiciels de conception 3D (en français)

• Autodesk 123D Beta 9 (tutoriel)
• Google Sketchup

Documentation logiciels de conception 3D (en Anglais)

• en:Google Sketchup tutorial
• en:Sketchup 3D printable objects tutorial (3D modeling)
• en:Sculptris (3D modeling by sculpting)
• en:OpenScad beginners tutorial (3D modeling with code) et en:Doblo factory
• en:Autodesk 123 (CAD pour les masses)

Logiciels de préparation et manipulation de mailles 3D

• en:Netfabb Studio tutorial (à option)

Post Production

• Post processing of 3D polymer prints

Formations

A Cergy-Pointoise

• Du facilitateur, Diplôme universitaire pour facilitateurs fablabs.
• Initiation à la fabrication numérique personnelle
• Créer et implanter un nouveau FabLab sur son territoire