STIC:STIC III (2022)/3D poxy
Introduction
Ce rapport présente le projet 3D Poxy, qui consiste à créer un dispositif pédagogique pour aider les apprenants à comprendre et à éviter les erreurs courantes lors de l'impression 3D. Ce projet s'inscrit dans le cadre du cours STIC III, qui porte sur la création d'outils pédagogiques de prototypage au sein d'un atelier de fabrication numérique, le Faclab de l'Université de Genève.
Pour mener à bien ce projet, nous avons suivi la méthodologie du "design thinking" de la Stanford d.School, une approche itérative et créative de résolution de problèmes, basée sur cinq étapes :
• Empathie : il s'agit de comprendre les besoins, les motivations, les émotions et les contextes des utilisateurs potentiels du dispositif pédagogique. Pour cela, nous avons réalisé des observations de terrain et des entretiens informels auprès des usagers du Faclab.
• Définition : il s'agit de synthétiser les informations recueillies lors de la phase d'empathie et de formuler le problème à résoudre avec des objectifs et des ébauches de solutions. Nous avons ainsi créé un persona qui représente un utilisateur cible et nous avons proposé deux solutions possibles pour répondre à sa problématique.
• Idéation : il s'agit de générer un maximum d'idées possibles pour répondre au problème défini. Pour cela, nous avons réalisé des croquis et des maquettes en papier et en carton pour visualiser nos idées.
• Prototypage : il s'agit de donner forme aux idées sélectionnées lors de la phase d'idéation. Pour ce faire, nous avons utilisé des outils de modélisation 2D (Figma et Inkscape) et 3D (OpenSCAD), une imprimante 3D (Prusa Mini), une découpeuse laser (Glowforge), ainsi que de la résine époxy pour créer nos prototypes.
• Test : il s'agit de confronter les prototypes réalisés aux utilisateurs potentiels du dispositif pédagogique et de recueillir leurs feedbacks. Pour cela, nous avons eu recours à des tests utilisateurs au Faclab pour obtenir leurs réactions et leurs suggestions.
Notre projet répond à une problématique pédagogique soulevée par l'activité du Faclab : il s'agit de faciliter l'apprentissage de l'impression 3D en proposant des exemples concrets d'erreurs et leurs solutions. En effet, cette technique de fabrication offre de nombreuses possibilités de création, mais elle présente aussi des contraintes et des difficultés qui peuvent décourager les débutants.
Le dispositif pédagogique que nous avons conçu se compose de deux éléments principaux : un support imprimé en 3D illustrant diverses erreurs susceptibles de se produire pendant l'impression 3D, et un site web détaillant les causes et les solutions à ces erreurs. Le support imprimé en 3D est constitué de huit cubes détachables, chacun mettant en avant un problème ou un point d'attention spécifique, tandis que le site web fournit des informations textuelles et visuelles sur les erreurs, avec des recommandations pour les prévenir ou les rectifier. L'accès au site se fait via des puces NFC à scanner, intégrées dans chaque cube.
Dans le présent rapport, nous présentons les différentes phases de notre processus de conception, les résultats que nous avons obtenus, et les perspectives d'amélioration. Nous décrivons également les outils et les logiciels que nous avons employés pour concevoir notre dispositif, ainsi que les obstacles rencontrés et les enseignements tirés tout au long du projet.
Phase 1: Empathie
Lors de cette phase, une découverte des besoins profonds et significatifs des utilisateurs a été possible.
Pour y arriver, 2 méthodes ont été utilisées:
- les observations
- les entretiens informels
Des observations de terrain ont donc été dans réalisées dans un premier temps auprès de stagiaires chez Beekee, lors de la phase d’apprentissage de l’impression 3D. Une observation a également été réalisée auprès d'un étudiant en psychologie n'ayant aucune connaissance préalable en impression 3D et modélisation.
Pour ce qui est des entretiens informels, ceux-ci ont été réalisés auprès d'un stagiaire de chez Beekee et de Sergio Estupiñan.
Lors de ces entretiens, de nombreuses questions ont été posées, en voici quelques exemples:
- Comment s’est déroulée ton initiation à l’impression 3D ?
- Quelles ont été les problématiques rencontrées pendant l’initiation ?
- Qu’aurais-tu apprécié avoir à ta disposition pour faciliter ton initiation ?
- As-tu en tête une idée d’un outil ou d’un objet qui t’aurait aidé à anticiper de potentiels problèmes ?
Après ces entretiens, un résumé des réponses a pu être fait et voici ce qui l'en ressort:
- L’initiation se passe globalement bien. Elle est fortement basée sur une succession de phases d’essais-erreurs. Donc on echoue, on fait des erreurs d’impressions puis elles sont réajustées à chaque itération.
- La succession d’essais erreurs et la quantité d’erreurs d’impression pourrait être évitée voire diminuée.
- Le stagiaire pense qu’avoir un exemple de ce que représente à l’avance une mauvaise configuration de l’imprimante ou du fichier d’impression pourrait faciliter ou aider à diminuer le temps d’apprentissage ou rendre l’initiation moins frustrante.
- Comme pour la découpeuse laser, il y a au faclab un exemple concret de ce que représente une découpe trop fine ou pas assez (petit bloc en “bois” dans lequel sont découpés 4 carrés avec 4 paramètres d’impression différents).
Phase 2: Définition
Suite aux observations de terrain et aux entretiens informels, un Persona (Lallemand et al., 2018) a pu être réalisé. Cela nous a permis d'imaginer une première solution à des problématiques identifiées et de proposer une solution alternative au cas où.
Persona
Nom : Jean
Âge : 35 ans
Profession : Ingénieur mécanique
Expérience en impression 3D : Débutant
| Profil: |
| Jean est un ingénieur mécanique qui travaille dans le domaine de la conception de machines industrielles. Il a entendu parler de l'impression 3D et souhaite apprendre à l'utiliser pour créer des prototypes fonctionnels de pièces mécaniques. Bien qu'il n'ait aucune expérience en impression 3D, il est confiant dans sa capacité à apprendre rapidement et à relever les défis techniques.
Jean est passionné par la technologie et aime expérimenter avec de nouveaux outils et équipements. Il est curieux et cherche constamment à apprendre de nouvelles compétences. Il est prêt à investir du temps et de l'argent pour apprendre à utiliser une imprimante 3D et à acquérir les compétences nécessaires pour créer des prototypes fonctionnels. Jean a un esprit analytique et méthodique. Il est capable de suivre des instructions étape par étape et de résoudre des problèmes de manière logique. Cependant, il peut être frustré s'il rencontre des problèmes techniques qu'il ne peut pas résoudre. |
| Compétences: |
| En tant qu'ingénieur mécanique, Jean possède des compétences techniques en conception de pièces mécaniques. Il a également des connaissances en logiciels de CAO (Conception Assistée par Ordinateur) tels que SolidWorks ou AutoCAD. Il est capable de résoudre des problèmes de manière logique et analytique, et est à l'aise avec les technologies informatiques. |
| Frustrations: |
| Jean peut être frustré par les problèmes techniques qu'il rencontre lorsqu'il utilise une nouvelle technologie comme l'impression 3D. Il peut également être frustré s'il n'obtient pas les résultats escomptés lors de l'impression de pièces. |
| Attentes: |
| Jean s'attend à apprendre rapidement comment utiliser une imprimante 3D et à acquérir les compétences nécessaires pour créer des prototypes fonctionnels de pièces mécaniques. Il espère également obtenir des résultats de qualité professionnelle et résoudre rapidement les problèmes techniques qui pourraient survenir. |
| Motivations: |
| Jean est motivé par sa passion pour la technologie et son désir d'apprendre de nouvelles compétences. Il est également motivé par le potentiel de l'impression 3D pour aider à concevoir des pièces mécaniques plus rapidement et plus efficacement. Il est prêt à investir du temps et de l'argent pour apprendre à utiliser une imprimante 3D et à acquérir les compétences nécessaires pour créer des prototypes fonctionnels de qualité. |
Solution proposée: visualisation tangible des erreurs d'impression
La visualisation des exemples de mauvaise configuration de l'imprimante 3D peut aider les apprenants à mieux comprendre les erreurs courantes qui peuvent survenir lors de l'impression 3D et à prendre des mesures pour les éviter.
Les exemples cités en cours, tels que l'éléphant foot, une tête d'impression trop appuyée sur le plateau ou trop relevée, une erreur de calibration du plateau, une impression avec et sans support, sont tous des problèmes courants qui peuvent affecter la qualité de l'impression 3D.
En imprimant en 3D ces exemples de mauvaise configuration, les apprenants peuvent avoir une visualisation concrète des erreurs courantes et comprendre comment elles affectent la qualité de l'impression 3D. De plus, ces exemples peuvent également servir de références pour aider les apprenants à diagnostiquer et à résoudre les problèmes d'impression courants.
Les exemples peuvent être réalisés en utilisant des logiciels de modélisation 3D tels que Tinkercad ou Fusion 360 pour créer des modèles 3D de pièces imprimables en 3D, qui reproduisent les erreurs courantes telles que l'éléphant foot, la tête d'impression trop appuyée ou trop relevée, etc. Ensuite, les modèles peuvent être imprimés en 3D pour fournir des exemples tangibles des erreurs courantes.
En somme, la visualisation des exemples de mauvaise configuration de l'imprimante 3D est un excellent support pédagogique imprimable en 3D pour aider les apprenants à comprendre les erreurs courantes qui peuvent survenir lors de l'impression 3D et à prendre des mesures pour les éviter.
Liste des erreurs types
Après réflexions, nous avons identifié et sélectionné 10 erreurs types majeures.
| 1. Mauvaise adhérence du filament : |
| Cela peut être dû à un mauvais nivellement du lit d'impression, une mauvaise température de la buse ou un mauvais choix du lit d'impression. |
| 2. Éléphant foot : |
| Cela se produit lorsque la première couche d'impression est trop compressée, ce qui peut être causé par une distance trop courte entre la buse et le lit d'impression ou un lit d'impression trop chaud. |
| 3. Fissures de la surface de l'impression : |
| Cela peut être dû à une sous-extrusion, une sur-extrusion ou une mauvaise température de la buse. |
| 4. Impression en porte-à-faux : |
| Cela peut être dû à l'absence de support, à un support inadéquat, à une vitesse d'impression trop rapide ou à une buse trop haute. |
| 5. Lignes de surplomb inesthétiques : |
| Cela se produit lorsque l'imprimante ne parvient pas à créer une surface plane sur les parties en porte-à-faux. Cela peut être dû à une vitesse d'impression trop rapide ou à une buse trop éloignée. |
| 6. Sous-extrusion : |
| Cela se produit lorsque l'imprimante ne parvient pas à fournir suffisamment de filament pour imprimer une pièce de qualité. |
| 7. Sur-extrusion : |
| Cela se produit lorsque l'imprimante fournit trop de filament, ce qui peut entraîner des problèmes tels que des déformations, des bavures et des marques d'extrusion visibles. |
| 8. Décalage de couche : |
| Cela se produit lorsque les couches de l'impression ne sont pas alignées correctement, ce qui peut être causé par des problèmes de calibration du lit d'impression, une tension incorrecte de la courroie ou une mauvaise température de la buse. |
| 9. Soutiens mal placés : |
| Les supports sont utilisés pour aider à maintenir l'impression en porte-à-faux. Si les supports sont mal placés, cela peut entraîner des problèmes tels que des marques, des irrégularités et des zones inesthétiques sur la surface de l'impression. |
| 10. Problèmes de rétractation : |
| La rétractation est le processus par lequel le filament est tiré en arrière dans l'extrudeur pour éviter les bavures et les fils. Si la rétractation est mal configurée, cela peut entraîner des problèmes tels que des fils, des bavures et des marques d'extrusion visibles. |
Conséquences des erreurs types
Chaque erreur type peut avoir une ou plusieurs conséquences.
| 1. Mauvaise adhérence du filament : |
| Si le filament n'adhère pas correctement au lit d'impression, cela peut entraîner des décollements, des déformations et des imperfections sur la surface de l'impression. Cela peut également affecter la qualité globale de l'impression. |
| 2. Éléphant foot : |
| Si la première couche de l'impression est trop compressée, cela peut entraîner une déformation de la base de la pièce et des problèmes de stabilité. Cela peut également affecter la qualité des couches supérieures de l'impression. |
| 3. Fissures de la surface de l'impression : |
| Si la température de la buse n'est pas correcte, cela peut entraîner des fissures sur la surface de l'impression. Ces fissures peuvent être profondes et rendre la pièce inutilisable. |
| 4. Impression en porte-à-faux : |
| Si une partie de l'impression est réalisée sans support, cela peut entraîner une déformation et une instabilité de la pièce. Cela peut également affecter la qualité des couches supérieures de l'impression. |
| 5. Lignes de surplomb inesthétiques : |
| Si les parties en porte-à-faux ne sont pas correctement imprimées, cela peut entraîner des lignes inesthétiques et une mauvaise qualité globale de l'impression. |
| 6. Sous-extrusion : |
| Si l'imprimante ne fournit pas suffisamment de filament pour l'impression, cela peut entraîner une pièce fragile et instable. La pièce peut également avoir des zones creuses et des trous. |
| 7. Sur-extrusion : |
| Si l'imprimante fournit trop de filament, cela peut entraîner des déformations, des bavures et des marques d'extrusion visibles sur la surface de l'impression. |
| 8. Décalage de couche : |
| Si les couches ne sont pas alignées correctement, cela peut entraîner une pièce instable et fragile. La pièce peut également avoir des zones creuses et des trous. |
| 9. Soutiens mal placés : |
| Si les supports sont mal placés, cela peut entraîner des marques, des irrégularités et des zones inesthétiques sur la surface de l'impression. Cela peut également affecter la qualité globale de l'impression. |
| 10. Problèmes de rétractation : |
| Si la rétractation est mal configurée, cela peut entraîner des fils, des bavures et des marques d'extrusion visibles sur la surface de l'impression. Cela peut également affecter la qualité globale de l'impression. |
Il est important de noter que ces erreurs peuvent être causées par une combinaison de facteurs, y compris le design de la pièce, les paramètres d'impression, la température de la buse et le type de filament utilisé. Il est donc important de comprendre les causes sous-jacentes de chaque erreur pour les corriger efficacement.
Solution alternative: section d'une tête d'impression
La visualisation de la tête d'impression avec une coupe de profil pourrait aider les apprenants à comprendre le processus d'extrusion du filament de PETG, depuis son entrée dans l'extrudeur jusqu'à sa sortie sous forme de filament fondu.
En imprimant en 3D cette vue de la tête d'impression avec une coupe de profil, les apprenants peuvent mieux visualiser et comprendre les différentes étapes du processus d'extrusion, tels que le chauffage du filament, l'avancement du filament à travers le tube d'alimentation et la buse, ainsi que la formation du filament fondu sous forme de couche sur le lit d'impression.
Cette vue de la tête d'impression peut être réalisée en utilisant des logiciels de modélisation 3D tels que Tinkercad ou Fusion 360 pour créer un modèle 3D détaillé de la tête d'impression avec une coupe de profil. Ensuite, le modèle peut être imprimé en 3D à l'aide d'une imprimante 3D équipée d'un filament de PETG, pour fournir une vue réelle de la tête d'impression en action.
En somme, cette vue de la tête d'impression avec une coupe de profil est un excellent support pédagogique imprimable en 3D pour aider les apprenants à mieux comprendre le processus d'extrusion du filament de PETG, tout en fournissant une visualisation pratique et concrète de la tête d'impression en action.
Phase 3: Idéation
Ayant identifié des problématiques lors des phases précédentes, nous savions déjà sur quel sujet nous allions travailler: les erreurs types lors de l'impression 3D. Il nous fallait maintenant trouver comment les représenter? Quoi en faire? Comment les utiliser de la bonne manière pour qu'elles soient le plus utiles aux apprenants?
Lors d'une séance au Fac Lab, David nous a présenté une plaquette en bois dans laquelle pouvaient être rangés des petits octogones imprimées en 3D. Chaque octogone représentait une technique de remplissage 3D.
Ce système de présentation sous forme de plaquette nous a beaucoup plu et nous avons décidé de nous en inspirer.
Au début l'idée était de simplement présenter les erreurs types d'impression 3D, mais rapidement nous nous sommes rendus compte que la présence d'une impression parfaite - référence était nécessaire pour rendre encore plus efficace le dispositif.
Nous avons ensuite réfléchi à la disposition de chacune de nos erreurs types et après plusieurs croquis, nous sommes partis sur l'idée de créer une référence plus grande. La volonté était de mettre en avant l'impression parfaite, celle sur laquelle il faudrait se calquer. Cependant, nous ne savions pas vraiment comment disposer les erreurs types pour que cela reste esthétique. Nous avons donc réalisé des croquis et décidé d'en garder seulement 9. Bien qu'au début nous pensions représenter les erreurs types et la référence sous forme de pyramide, nous les avons représentées sous forme de cubes.
Par la suite, nous avons souhaité réaliser notre dispositif en carton et en papier afin de voir ce qui marchait et ce qui pouvait éventuellement être amélioré.
Nous avons réalisé les cubes à l'aide de post-its attachés avec du scotch. Cependant, pour différencier la référence et les erreurs types, nous avons utilisé des post-its verts de 3cm pour ces dernières et bleus de 6 cm pour la référence.
En ce qui concerne la plaquette, celle-ci a été réalisée avec deux carrés de carton tenus par des bâtonnets collés à l'aide d'un pistolet à colle. Un des cartons a été découpé au préalable pour pouvoir faire rentrer les cubes réalisés avec les post-its. Nous avons fait le choix de laisser un espace libre afin de créer un "sommaire" des erreurs types. En effet, l'idée était que chaque cube soit numéroté et identifié à une erreur type. Nous avons aussi pensé à inscrire les paramètres de l'imprimante ayant amené à l'erreur type sur la plaquette, sous chaque cube. Cette idée nous a amené à penser à ajouter des aimants afin de faire tenir les cubes sur la plaquette, celle-ci pouvant alors tenir "debout".
Phase 4: Prototype
Après la phase d'idéalisation, nous sommes passés à la réalisation d'un prototype fonctionnel.
Etape1
Dans un premier temps, plusieurs designs de la plaquette ont été réalisés à l'aide du logiciel Figma, car nous nous sommes à nouveau questionnés sur la disposition des erreurs types. Nous avons décidé de prévoir des espaces pour des pieds allant porter et ainsi tenir la plaquette à la verticale. D'autre part, nous avons conclu que pour la plaquette, il était plus facile et rapide d'utiliser la graveuse-laser.
(carrés rouges = repères visuels pour visualiser les tailles de marges bleu et violet = position des deux pieds marron foncé = zones à graver noir = zones à découper)
Comme dit précédemment, nous avons choisi de fabriquer des pieds afin de faire tenir la plaquette. Cette réalisation s'est faite sur OpenSCAD.
difference(){
polyhedron ( points = [[0, 0, 0], [30, 0, 0], [30, 80, 0], [0, 80, 0], [0, 40, 30], [30, 40, 30], [30, 40, 30], [0, 40, 30]], faces = [[0,1,2,3], [4,5,1,0], [7,6,5,4], [5,6,2,1], [6,7,3,2], [7,4,0,3]]);
translate([-1, 30, 5])
cube([35, 20, 250]); /pour espace vide/
} |
Après avoir modélisé les pieds sur Openscad et créé des designs de plaquette, plusieurs réflexions se sont faites:
- utiliser différentes couleurs de cubes pour les différents types d'erreurs ? (==> quelles sont les couleurs disponibles au FacLab ?)
- laisser un petit espace dans une face de chaque cube pour l'aimant, et boucher le trou avec de la colle ? Où trouver ces petits aimants ?
- numéroter les cubes pour les identifier plus facilement ? (chiffres gravés sur chaque face de chaque cube)
- plaquette : quelle épaisseur nécessaire (ou quelles options disponibles au faclab) ? Il faudrait faire une planche supplémentaire pour le fond? (ne serait-ce que pour les aimants)
- il faudrait laisser une petite marge pour que les cubes rentrent facilement dans leurs espaces ==> rajouter 1mm de marge à chaque côté des espaces ?
- écartement des cubes/espaces : 1,5cm ?
- faudrait-il laisser de la place pour un texte explicatif ?
- si nous nâvons pas assez de temps, laisser la plaquette à l'horizontale ==> pas de stand et pas d'aimants
- au dos du plateau, nous pourrions graver des règles de base de l'impression 3d
- utiliser le terme "erreurs fréquentes", ou plutôt "problèmes fréquents", pour ne pas trop culpabiliser le débutant ?
Etape 2
Nous avons ensuite tenté de "répondre" à ces réflexions et d'émettre de nouvelles idées:
- Le nombre de couleurs de filaments au FacLab étant limité, nous nous sommes focalisés sur l'idée initiale d'avoir une couleur commune pour les erreurs d'impression et une couleur différente pour la référence
- L'idée des chiffres est bonne, mais plutôt mettre le chiffre seulement sur une seule face. En effet, l'attention des utilisateurs doit être focalisée sur l'erreur d'impression et pas sur d'autres éléments.
- Les marges semblent bonnes, surtout si finalement nous partons sur l'idée de réaliser la plaquette en impression 3D
- Eventuellemt fixer les pieds à l'aide d'aimants serait une idée intéressante pour pouvoir ranger facilement (cela reste un détail).
- Graver les règles de base de l'impression 3D au dos de la plaquette est une bonne idée, mais il peut y avoir une contrainte de temps
- Le terme "problèmes fréquents" semble plus approprié
- Peut-être mettre le logo du FacLab en haut à droite sur les designs de la plaquette?
- Toutes les erreurs d'impression ne seront pas manipulables en l'état. Les "cubes" seront soit trop fins, soit ne ressembleront tout simplement pas à des cubes. Une solution possible est de piéger les erreurs d'impression dans de la résine époxy. La dimension idéale du moule serait de 5cm. Il faudrait ajouter à cela un "socle" imprimé en 3d au cube epoxy pour y fixer l'aimant. Le socle peut être de 5mm de hauteur
Etape 3
Après plusieurs recherches et des tests, nous avons choisi d'utiliser des aimants de 10 mm de diamètre et 2 mm d'épaisseur. Cependant, un seul aimant ne suffit pas, il en faut un dans chaque coin du cube.
Pour le cube justement, nous nous sommes rendus compte que si l'on veut utiliser de l'epoxy, le moule idéal serait celui de 4 cm si l'on veut avoir de la place pour tous les cubes sur la plaquette.
Egalement, l'idée de mettre des puces NFC dans chaque cube epoxy est apparue. Les utilisateurs pourraient simplement scanner chaque cube avec leur téléphone pour accéder à des ressources en ligne qui les aideraient à résoudre le problème relevé par le cube. Ça permettrait d'allier crafting, pédagogie et technologies dans notre projet.
Notre dispositif a un lien avec Beekee car Nicolas est engagé chez eux et nos entretiens informels ont été réalisés auprès d’un stagiaire de chez Beekee. De plus, Beekee a une place importante au sein du FacLab. C'est pourquoi nous avons choisi d'utiliser le logo de Beekee pour les différentes erreurs d'impression.
A cette étape, 8 variantes/erreurs types ont pu être imprimées:
- PETG 0.1mm
- PETG 0.2mm
- PETG 0.3mm
- Fichier d'impression configuré en PLA, mais filament PETG utilisé.
- Impression d'une 1ère couche avec une hauteur de buse optimale (Configuration Live Z = -1.497). 1ère couche bonne adhésion et bonne solidité.
- Impression d'une 1ère couche avec une hauteur de buse trop haute (Configuration Live Z = -1.297) 1ère couche pas assez adhésive au plateau et peu solide
- Impression d'une 1ère couche avec une hauteur de buse trop basse (Configuration Live Z =-1.697), 1ère couche trop écrasée et trop fine.
- Dépôt sur buse
Au final, nous sommes arrivés à une idée précise de notre dispositif:
N'étant pas sûrs que les pieds puissent supporter le poids du dispositif entier avec tous les cubes, nous nous sommes dit qu'il faudrait peut-être les agrandir. Cela ne nous a cependant pas vraiment inquiétés car cette étape est plutôt rapide.
Etape 4
L'idée était d'intégrer une puce NFC dans notre cube au lieu de graver sur la plaquette comme nous l'envisagions au début.
Pour cela, il a fallu créer un site sur lequel seraient dirigés les utilisateurs lors du scan du NFC.
Celui-ci contient des éléments concernant chaque erreur type présente dans notre dispositif:
- photo du cube erreur type
- configurations d'impression du cube
- méthodes de modification des paramètres pour corriger "l'erreur"
- ressources officielles Prusa
Lorsque l'utilisateur scanne donc un cube, il tombe sur la page correspondant à ce cube.
Etape 5
Après de nombreuses réflexions et tests, nous avons commencé les impressions pour les cubes.
Il a fallu d'abord modéliser correctement le socle pour le cube:
| // Définition des dimensions du cube
hauteur = 5; longueur = 39.5; largeur = 39.5; difference() { // start objects cube([longueur, largeur, hauteur]); cylindre (); un(); } module cylindre (){ translate ([10,10,-2]) cylinder (h = 4.5, r= 5, $fn=100); translate ([30,10,-2]) cylinder (h = 4.5, r= 5, $fn=100); translate ([30,30,-2]) cylinder (h = 4.5, r= 5, $fn=100); translate ([10,30,-2]) cylinder (h = 4.5, r= 5, $fn=100); } module un (){ scale([0.15,0.15,0.15])
translate ([149, 105, -2])
mirror([1, 0, 0])
linear_extrude(height=15) import("1.svg");
} |
Ensuite, les moulages avec la résine Epoxy ont pu être faits:
Un mélange des deux est nécessaire pour que la résine prenne
Premier cube démoulé, impression petg en 0.2mm
Le premier cube fabriqué, on perçoit quelques imperfections, certaines bulles n'ont pas été évacuées et l'hexagone s'est légèrement décalé du centre lors du durcissement. Cependant, les aimants marchent très bien, la puce NFC aussi et la texture est agréable au touché.
Les temps d'impression et surtout de moulage des cubes étant relativement longs, nous avons choisi à cette étape de nous restreindre aux 8 variantes suivantes:
- Impression 0.1mm PETG.
- Impression 0.2mm PETG.
- Impression 0.3mm PETG.
- Hauteur de buse trop haute (Live Z = -1.297)
- Hauteur de buse trop basse (Live Z = -1.697)
- Hauteur de buse bonne (Live Z = -1.497)
- Mauvais filament (Impression en PLA avec du filament PETG)
- Dépôt buse
La première variante "Impression 0.1mm PETG" est celle considérée comme référence. De plus, afin d'amener les utilisateurs à scaner les cubes, un logo NFC a été ajouté à la plaquette. Ces changements amènent au dispositif suivant:
Etape 6
Nous avons ensuite préparé la légende des cubes pour la plaquette :
De même, considérant qu'il n'existe pas de logo NFC officiel, Nous avons décidé d'en concevoir un. Trois modèles ont été réalisés, en ulilisant le logiciel Inkscape, et nous avons finalement choisi le premier :
Etape 7
De nombreux essais ont été faits afin de reussir à créer la plaquette grâce à la graveuse-laser. Il fallait déterminer les réglages parfaits afin d'obtenir des gravures bien sombres, une surface sans brulures ainsi que des trous suffisamment profonds pour les aimants.
Pour éviter les brûlures du bois nous avons remarqué qu'il fallait masquer la surface. Le scotch de carrossier fonctionne bien, mais le moindre chevauchement de bandes se répercute sur la profondeur de la gravure (essai A). Pour l'essai B, un laborieux travail de masquage a été réalisé, et le résultat est satisfaisant. Cependant, pour la version finale, le défi allait être de parvenir à masquer l'entièreté de la surface, soit près de 900cm2...
Essai A
Essai B
Et ce défi a été réalisé, même si nous avons noté deux points négatifs:
- les petits détails en relief pointillés sont assez fragiles...
- le bois peut se salir assez vite... Nous avons donc ajouté du vernis en spray (mat) pour protéger un peu
Etape 8
Après la fabrication de la plaquette grâce à la graveuse laser, à l'impression des supports pour les cubes, des pieds pour la plaquette et des erreurs types, ainsi qu'après le moulage en résine Epoxy des cubes, il a fallu assembler le tout pour arriver enfin au produit final:
Il faut également noter que la pose des aimants a été très compliquée, car soit ils ne tenaient pas à cause de la colle, soit ils étaient trop forts et se collaient entre eux.
Phase 5: Test
Tests Utilisateurs
Lors de cette phase, nous avons réalisé des tests utilisateurs qui nous ont permis d'obtenir des avis sur notre prototype. De cette manière, nous avons pu voir ses limites et les améliorations que nous pouvions amener afin qu'il soit encore plus efficace.
Pour obtenir des retours de qualité, nous avons sélectionné des participants pouvant correspondant à notre public cible :
- Nouveaux apprenants suivant les formations au Faclab pour l’impression 3D.
- Nouveaux stagiaires ou employés chez Beekee impliqués dans les tâches d’impression 3D.
Les formations au FacLab pour l'impression 3D étant terminées et par manque de temps, nous avons séléctionné simplement 5 particpants intéressés par l'impression 3D, mais étant débutants dans le domaine.
Nous avons réalisé les tests utilisateurs au FacLab du Campus Battelle et ceux-ci ont duré environ 15-20 minutes par personne. Chacun a dû lire un script rédigé par nos soins et procéder aux différentes tâches indiquées. En lien avec le script, un objet ayant "subi" l'erreur d'impression "dépot sur la buse" est donné aux utilisateurs.
Vous avez suivi la formation à l'impression 3D du FacLab, car vous devez fabriquer un objet à l'aide de la Prusa Mini pour le cours du Professeur Poxy. Cependant, après avoir modélisé votre objet et lancé une impression, vous vous retrouvez avec un amat de filaments collés n'importe comment. Par chance, un 3D Poxy vient d'arriver au FacLab, vous allez donc pouvoir vous en servir:
|
Retour des tests
| N° de question | Participant 1 | Participant 2 | Participant 3 | Participant 4 | Participant 5 |
| 1 | Oui, j'ai pu identifier mon erreur sur le 3D Poxy | Oui | Oui, je crois | Oui, je pense avoir reconnu mon erreur | Oui, c'est un dépot sur la buse |
| 2 | La forme de l'erreur type dans le cube correspondant à mon erreur sont très similaires à ce que j'ai obtenu lors de mon impression 3D | Les caractéristiques de déformation de l'erreur type correspondent à ce que j'ai obtenu | Les défauts et les détails manquants du cube sont similaires à mon impression 3D | La forme défectueuse ressemble à ce que j'ai obtenu lors de mon impression 3D | Mon impression 3D est vraiment déformée et le cube 8 - dépot sur la buse lui ressemble |
| 3 | Oui, j'ai déjà rencontré quelques-unes des erreurs représentées par les autres cubes lors de précédentes impressions | Oui, plusieurs | Non, c'est ma première impression | Oui | Non, je n'ai jamais rencontré d'erreurs auparavant |
| 4 | Mon erreur était probablement due à une mauvaise adhérence entre les couches d'impression, ce qui a entraîné des déformations dans le modèle | Je crois que mon erreur est la faute à une vitesse d'impression trop élevée, ce qui a entraîné des défauts de surface et des décalages | Je pense que mon erreur est due à une mauvaise configuration des paramètres d'impression, entre autre une résolution insuffisante et des supports mal positionnés | La buse de l'imprimante n'a pas été nettoyée avant de lancer l'impression. Le dépôt s'est alors fixé sur la pièce et à compromis sa réalisation | La buse de l'imprimante n'a pas été nettoyée avant de lancer l'impression. Le dépôt s'est alors fixé sur la pièce et à compromis sa réalisation |
| 5 | Une meilleure calibration de l'imprimante et l'utilisation d'un adhésif approprié pour renforcer l'adhérence entre les couches pourraient aider à éviter cette erreur | Réduire la vitesse d'impression et ajuster les paramètres de refroidissement pour permettre une meilleure adhérence des couches pourrait aider à éviter cette erreur | Augmenter la résolution d'impression, ajuster les paramètres des supports et effectuer des tests préliminaires pour trouver la configuration optimale pourrait aider à éviter cette erreur | Vérifier l'état de la buse d'impression et s'assurer qu'aucun dépôt n'y figure | Nettoyer la buse s'il y a des dépots |
| 6 | Je trouve le 3D Poxy très utile car il me permet de visualiser différentes erreurs d'impression et de comprendre leurs causes potentielles | Le 3D Poxy est très utile car je peux comparer mes erreurs avec des exemples concrets | Le 3D Poxy permet de voir les erreurs courantes et fournit des pistes pour les résoudre | Je pense que le 3D Poxy peut vraiment être utile pour reconnaître une erreur d'impression et ne plus la refaire | Le 3D Poxy permet de bien voir quelle erreur a été commise |
| 7 | Le présentoir est visuellement attrayant et la qualité des cubes en résine Epoxy est très bonne | Le 3D Poxy est plutôt esthétique | J'aime beaucoup le fait d'assembler plusieurs "techniques" comme l'impression 3D, la résine Epoxy et la gravure sur bois | Le fait d'avoir utilisé de la résine Epoxy est une bonne idée, car on peut manipuler les cubes. Je ne pense pas que cela aurait été possible sans, car les erreurs types semblent fragiles | Esthétiquement je n'ai rien a dire sur le 3D Poxy |
| 8 | Peut-être changer les cubes de couleur en fonction de l'erreur | Il serait intéressant d'ajouter une section supplémentaire sur le présentoir pour afficher des exemples d'impressions 3D réussies | Peut-être ajouter des étiquettes près de chaque cube pour indiquer brièvement la cause probable de chaque erreur | Il serait intéressant d'ajouter des exemples d'impressions réussies à côté des cubes d'erreur pour mieux comprendre la différence | Je trouve que le numéro des cubes n'est pas très visible, il faut vraiment le sortir pour le voir |
| 9 | Oui, je recommanderais certainement le 3D Poxy à d'autres personnes intéressées par l'impression 3D, en particulier à ceux qui souhaitent comprendre et résoudre les problèmes d'impression | Oui, je le recommande à tous ceux qui souhaitent améliorer leurs compétences en impression 3D et résoudre les problèmes courants | Oui, je pense que cela peut être très utile pour les débutants comme moi | Oui, je recommande vraiment 3D Poxy, car pour des personnes pas très expérimentées cela ne peut qu'aider | Je dirais plutôt oui |
Remédiations
Grâce aux tests utilisateurs, plusieurs retours nous ont été faits et nous avons remarqué deux points centraux d'amélioration:
- Tous les participants pensent avoir identifié leur erreur sur le 3D Poxy, mais ils n'expliquent pas les causes probables de leur erreur de la même manière. Cela signifie soit qu'ils ont mal identifié leur erreur et donc mal scanné le NFC, soit qu'ils n'ont pas trouvé le NFC. De plus, un des participants propose d'"ajouter des étiquettes près de chaque cube pour indiquer brièvement la cause probable de chaque erreur", or cela est présent sur le site accessible grâce au NFC. Il est vrai qu'en observant les participants, certains on pensé intuitivement à scanner le logo plutôt que les cubes. On pourrait donc envisager d'ajouter une inscription telle que "Scan the cubes" en dessous du logo, afin que les utilisateurs ne se trompent pas.
- Comme suggestions d'amélioration, deux participants mentionnent des "exemples d'impressions réussies", or un des cubes est censé être une impression réussie, c'est le cube 1 - le cube référence. On voit donc que les participants ne l'on pas forcément remarqué, ce qui est évidemment problématique. La solution serait donc, soit de créer un cube plus grand, soit d'ajouter une légende telle que "cube référance" ou bien comme le suggère un des participants: modifier la couleur du cube.
- Comme le fait remarquer un des utilisateurs, le numéro des cubes n'est pas visible lorsque les cubes sont rangés dans la plaquette. Deux solutions nous sautent aux yeux: graver les numéros sur la plaquette ou intégrer une petite étiquette du numéro lors du moulage du cube avec la résine Epoxy.
Bibliographie
- Chanal, V., Le Gall, A., Irrmann, O. (2022). Former par le design: Principes, méthodes et outils pour préparer les étudiants aux enjeux du XXIe siècle. EMS Editions. Accès institutionnel ou via VPN
- d.school Reading List — Stanford d.school. (s. d.). Stanford d.school.
- Lallemand, C., Gronier, G., & Dugué, M. (2018). Méthodes de design UX : 30 méthodes fondamentales pour concevoir des expériences optimales (2e éd). Eyrolles.