Fabrication avec une imprimante 3D

Cet article est en construction: un auteur est en train de le modifier.

En principe, le ou les auteurs en question devraient bientôt présenter une meilleure version.

---

Introduction

Ce petit article donnera un survol de la conception d'objets 3D qui seront imprimables avec une imprimate 3D utilisant le procédé d'extrusion thermoplastique (fused filament fabrication), et notamment du RapMan (angl.).

On s'interessera à la fois à la conception assistée par ordinateur (notamment au dessin 3D et la conception paramétrique) et à la fabrication par ordinateur (computer-aided manufacturing).

On fera des renvois à des articles plus détaillés dans documentation plus extensive edutechwiki anglais.

Survol de la procédure

(1a) Modéliser un objet

(1b, alternative) Sélectionner et/ou adapter et/ou paramétrer et/ou assembler des objet existants

(2) Traduire en format .STL

(3) Générer le code machine (g-code)

(4) Imprimer

Conception assistée par ordinateur

«La conception assistée par ordinateur (CAO, ou CAD pour computer-aided design) comprend l'ensemble des logiciels et des techniques de modélisation géométrique permettant de concevoir, de tester virtuellement - à l'aide d'un ordinateur et des techniques de simulation numérique - et de réaliser des produits manufacturés et les outils pour les fabriquer.» (Wikipedia, , consulté le 17 novembre 2010 à 16:53 (CET))

En occurence, nous nous intéressons plus particulièrement à la conception d'objets en trois dimensions par ordinateur.

Il existe plusieurs types d'outils:

• les outils de dessin/modélisation 3D (donc les mêmes que l'on utilise pour créer des objets et scènes 3D pour des pages 3D sur le web ou encore les jeux).
• les outils de dessin 3D assisté par ordinateur qu'on utilise plutôt pour créer des objets "techniques" dans la CAD.
• des scripts
• des outils d'assemblage et manipulation de mailles

Chaque type d'outils possède ses avantages et desavantages, et bien sûr, on peut combiner leur usage.

Les outils de modélisation 3D

Dans le monde "RepRap" l'outil de modélisation le plus populaire semble être Art of Illusion. Sketchup et Blender sont aussi populaires. Par contre, l'exportation depuis Sketchup est difficile (seulement Collada est autorisé) et Blender est très difficle à apprendre.

Voir 3D modeling pour plus de liens

Manipulation de mailles et réparation

Pour qu'une imprimate 3D puisse imprimer un objet traduit, on le traduit en règle générale au format STL (StereoLithography Interface Specification). En gros, ce format ne décrit que la surface d'un objet avec des triangles. La surface, pour imprimable, doit être fermée (watertight). Comme certains logiciels produisent du mauvais STL, il existe des outils pour réparer des "petits trous".

Pour réparer un fichier .STL (le rendre "watertight"), on conseille le gratuit Netfabb studio basic. La version pro permet notamment de faire des assemblages (donc on conseille l'achat)

Toutefois, une alternative gratuite pour assembler des STL est Meshlab. Voir en:Meshlab_for_RapMan_tutorial Meshlab for RapMan tutorial. La procédure est d'assemble est difficile la première fois, car il faut apprendre l'interface de Meshlab. Meshlab est aussi utile pour traduire des formats 3D en STL (si l'outil de conception ne saura pas le faire).

Il existe des alternatives à STL, et notamment le format PLY (Wikipedia).

Le partage d'objets

Les imprimantes 3D de type RepRap ont clairement ajouté une dimension au "open". Après le open source et le open content, voilà le open design.

Il existe un lien fort avec d'autres movements de "bricolage partagé" (Do-It-Yourself (DIY) communities) et les en:Fab labs. «La notion de Fab lab (contraction de fabrication et laboratory) désigne tout type d'atelier composé de machines-outils pilotées par ordinateur et nouvelles technologies de l'information et de la communication (NTIC) et pouvant fabriquer rapidement et à la demande des biens de nature variée (vêtements, livres, objets décoratifs, etc.).» (Wikipedia, consulté le 17 novembre 2010 à 16:53 (CET)).

On peut partager un objet 3D imprimable de plusieurs façons:

• Code source d'un fichier crée avec un logiciel CAD ou un modéliseur 3D
• Code source paramétrable (donc adaptable à des situations différentes)
• Fichier en format .STL (ou .OBJ) qui définit une forme imprimable

Il existe plusieurs sites de partage connus.

Thingiverse est sans doute le meilleur et le plus connue. Il fonctionne selon les principes du "social web 2.0". Les créateurs et utilisateurs peuvent avoir leur profil. Les designs peuvent être annotés et commentés et leurs modifications et utilisations peuvent faire l'objet d'une nouvelle entrée.

Un exemple (et pas le meilleur) est la page de DKS. Vous y verrez les outils qu'il possède, les objets qu'il a crée et leur généalogie, description etc. si vous suivez les liens.

Pour chercher ce que les gens font avec les imprimantes 3D, il faut simplement chercher avec les bon tags, par exemple "lego reprap" pour indique que vous cherchez lego pour une imprimante de type "Reprap". Sinon, vous pouvez aussi chercher via menus, par exemple la tool galaxy

Type de fichiers:

• Les fichiers de type .STL sont pensés pour être imprimables en 3D. Encore faut-il vérifier que l'objet ne soit pas trop grand ou autrement difficile à imprimer (voir le ci-dessous)

Vous y trouvez aussi des designs utilisables sous forme

• .scad. Le format du langage openscad (Un fichier .scad est facile à utiliser si vous ne desirez pas faire des changements autres que les paramètres documentés)
• Formats CAD variés comme *.dfx
• Formats 3D comme *.obj

Voir: en:3D file format

Génération d'un format et d'un objet imprimable

Les imprimantes RepRap fonctionnent avec un langage de commande simple qui s'appelle G-code. En gros, le g-code dit à la tête d'impression de se positionner à un endroit X et ensuite bouger vers un endroit Y en sortant du plastic à une certaine cadence. Ensuite on peut aussi règler la température, le ventilateur, etc.

Pour traduire du .STL en code machine g-code, il existe deux logiciels populaires pour le RapMan (et autres imprimantes du même type):

• en:Skeinforge_for_RapMan Skeinforge. Ce logiciel est gratuit et nécessite également l'installation du lanage Python (facile à faire). Son utilisation est moins facile et on conseille de s'inpirer de "profils" discutés sur des forums et wikis.
• Lire déjà l'en:Skeinforge_for_RapMan Skeinforge cité ci-dessus dans edutechwiki anglais
• Skeinforge main page

BFB fora

• Netfabb vend un produit pas cher

Calibre un objet pour qu'il soit imprimable en tenant compte des facteurs type d'objet, qualité désiré/vitesse d'impression, type d'usage, type de plastique, type d'imprimante, etc. n'est pas chose très facile

Les paramètres les plus importants à règler sont:

• Hauteur/largeur d'une couche, donc du fil déposé. Par défaut c'est 0.4mm dans Skeinforge.
• Largeur de la coquille (wall en Angalis) en ratio par rapport à largeur de la couche. Par défaut, environ le double de la hauteur d'une couche.
• Solidité du "infill" (en pourcentage). Plus on remplit l'objet, plus il sera solide mais plus il coûte cher et l'impression et lente. Skeinforge génère automatiquement une structure de remplissage. Typiquement on remplit un objet entre 5 et 30%)
• Vitesse de la tête d'impression. Par défaut 16mm/seconde
• Taux d'extrusion de plastic. Par défaut 21 tours / minute

Ensuite il existe des paramètres importants par rapport au type de plastic que l'on utilise:

• La température est très différente selon le type de polymer. Pour du ABS entre 240 et 250, pour du PLA entre 200 et 210.
• Pour du ABS, il faut d'abord imprimer un "lit" (Angls. "raft" qui collera contre la plaque d'impression.

Finalement, il existe de douzaines d'autres paramètres. On renvoie de nouveau à en:Skeinforge_for_RapMan Skeinforge

Liens

Pages web

• Mendel fr (Reprap wiki) décrit brièvement le modèle "Mendel" du projet http://reprap.org/
• RepRap, l’imprimante 3D autoréplicatrice (23/04/08)

• L'imprimate3D Open source, un bug dans le système ? (9/2010)