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L'impression 3D

Il existe plusieurs méthodes:

1. la déposition linéaire, permettant les formes creuses fermées. Faibles pertes de matière. http://www.youtube.com/watch?v=G14LTPFFAWo
2. le fraisage de matériaux, à formes pleines uniquement. Pertes assez importantes de matière. http://www.youtube.com/watch?v=Xkcsm0WG7v8#t=390
3. la solidification de substrat liquide/poudreux par rayonnement, généralement laser pour la précision. Formes creuses à priori possibles mais très dures à obtenir d'une traite. Pertes de matière très variable selon le recyclage. http://www.youtube.com/watch?v=LWpVCSyErgM#t=34

Il existe plusieurs axes:

1. XYZ perpendiculaires pour la buse et/ou le plateau, très classique. http://www.youtube.com/watch?v=ioDAkS6wGhk#t=31
2. n axes NON perpendiculaires, offrant notamment pour le fraisage plus de possibilités. http://www.youtube.com/watch?v=ivcVLfffZhE#t=35
3. le fraisage-tournage de précision pour des pièces ayant une relative symétrie. http://www.youtube.com/watch?v=Cl_fClpgP7s#t=46

Lors de l'opération VosgesLibres j'ai pu me renseigner auprès de l'équipe (insert teh name) proposant la 1ere imprimante 3D libre (+ la 1ere portable) française.

Elle repose sur la méthode simple de déposition linéaire et progressive d'un filament de plastique chaud en lui donnant une forme, en empilant couche sur couche dans certaines limites physiques (des plans horizontaux sans supports tombent).

• Le modèle portable utilise une tête se déplaçant uniquement verticalement via une arche et un plateau mobile XY.
  Consommation MAX 160W, 110W typique. 600€, à vérifier sur le site.

• La version XL, cube de 60cm de côté, bientôt finalisé, non portable et modulable en taille (1m de côté max sans changement spécifique, pour supérieur nécessite un autre type de tubulure pour limiter sa courbure) tout comme en type de buse (diamètre, matière du consommable, etc), est plus performante et fonctionne à l'opposé avec un plateau se déplaçant verticalement et un chariot porte-buse(s) en XY uniquement.
  Consommation MAX 200W, 150W typique (de mémoire, pas sûr). 800€ à vérifier une fois le modèle annoncé.

La modélisation

Pour créer le modèle il faut impérativement passer par un programme de CAO, type Blender, Catia, 3DSmax, Google Sketchup et sauvegarder le modèle au format STL. Le fichier est ensuite traité par un programme spécifique à l'imprimante, dénommé “slicer”, qui va découper le modèle en tranches horizontales et l'optimisant (ou avertissant des problèmes). A noter que la version utilisée par (insert teh name) n'est pas optimisée au point de produire des tranches suivant la forme de l'objet afin d'améliorer sa résistance. Elle crée cependant automatiquement des tranches de manière à croiser perpendiculairement les fils d'impression d'une couche à l'autre, avec possibilité de débrayer ce mécanisme si besoin (augmentation de la flexibilité sur un axe ou modèle sécable). A noter que l'on peut créer des modèles *CREUX* ou utilisant des structures internes de type nid d'abeilles ou autres afin de limiter le poids/la consommation/le temps d'impression pour une résistance approximativement équivalente. Il est possible d'obtenir des fils DEPOSES de matière plus fins que la buse en jouant sur la pression de sortie, l'altitude et la vitesse de déplacement de ladite buse mais cela impose la prise en compte de la vitesse de solidification de la matière employée (théoriquement fait par le processeur embarqué).

Les buses

Elles chauffent le filament et le liquéfie afin qu'il soit déposable. Lorsqu'elle repasse au contact d'une zone déjà imprimée elle fait partiellement fondre par rayonnement le substrat, permettant une fusion complète avec le filament en cours de déposition (et non un vague collage par contact). La température est autour de 175°C, selon le matériau, pouvant descendre à 120°C pour les plus sensibles. Ne pas toucher directement, même si pour ce faire il faut vraiment le vouloir. Plusieurs diamètres existent, certains modèles d'imprimantes permettent de changer les buses simplement en les dévissant.

Les consommables

La difficulté principale est que la qualité et l'homogénéité du produit varie grandement, non seulement d'un fabricant à l'autre mais aussi d'une bobine à l'autre. Alors bien sûr la qualité se paie mais le 'très haut de gamme' reste quelque peu variable et il ne faut pas espérer obtenir un modèle de bonne qualité en utilisant plus d'un fil unique (en plus de l'exercice périlleux consistant à raccorder deux fils ensemble). Aussi les premiers prix peuvent varier en diamètre ce qui peut bloquer le fil dans la buse. Plusieurs matières sont utilisables, les plus originales sont le nylon [coefficient de frottement faible, utile pour les pièces en mouvements], un plastique “dissolvable dans l'eau” (PLA? J'en doute) [pouvant être utilisé comme support structurel se retirant aisément], la céramique [pas plus de détails, je suis dubitatif, aurai-je mal compris?] et enfin certaines substances biodégradables (PLA) formées à partir de rejets de fermentation d'amidon par des bactéries spécifiques. A noter que cette dernière substance était déjà évoquée par l'exposition Consomm'attitude au sujet de T-shirt biodégradables (sur fumier, pas de risque de finir à poil à la première averse ou de ne pas retrouver son vêtement après lavage). Aussi certaines substances émettent des vapeurs toxiques durant l'impression, nécessitant une ventilation et un filtrage importants, mais aussi par la suite, sur une durée plus ou moins longue pouvant se compter en mois. C'est un point sur lequel il est nécessaire d'être particulièrement vigilant. Le support sur lequel est déposé le substrat est généralement une dalle en verre trempé, car lisse et plan, auquel il colle. Ce qui semble à priori être un point négatif est en fait vital sinon le modèle bougerait durant l'impression (comme un papier calque qu'on n'aurait pas fixé). On peut renforcer la dalle par un revêtement plastique spécifique (infos à compléter). Le filament est poussé par un petit moteur placé généralement sur le cadre de l'imprimante, qui commande précisément non seulement le débit mais la pression.

La motorisation

Les moteurs sont en fait des servomoteurs permettant un positionnement précis du filament. Le volume sonore produit par les modèles exposés à VosgesLibre est assez discrêt et le timbre plutôt dans les mediums donc supportable, même si probablement moins tolérable une fois placé dans une pièce calme au lieu d'une foule en discussion.

Opinion perso

Autant j'ai pu apprécier l’amabilité et le professionnalisme des 2 créateurs sur ces 2 jours, autant j'ai été quelque peu déçu par la technologie elle-même.

1. A savoir que la solidité des pièces produites n'est pas extraordinaire quelques fois. Par exemple j'ai cassé par mégarde un exemplaire de présentation de bouchon de scalpel en pressant légèrement sur ses pattes (d'une épaisseur double d'un modèle moulé classique du commerce). A imputer à la technologie, au choix de l'évidement interne, à la forme ou à la matière, nous ne le sauront pas avec certitude, cependant je pencherais pour ces deux derniers points, principalement. Globalement les pièces de moins de 6-7 couches AU MINIMUM sont à réserver aux prototypes et non à l'usage final, j'opterai pour le double par sécurité.
2. Mais surtout l'état de surface est assez mauvais. Même à la finesse maximum (0,2mm ?) on peut observer et encore plus sentir les lignes déposées parallèles à l'aspect relativement grossier faisant penser au sable des jardins zen japonais. Selon la matière employée on peut remédier à cela en utilisant des vapeurs d'acétones (gommant du coup les détails fins de la pièce) ou en utilisant des limes fines/du papier de verre de carrossier. On est donc très loin de ce que l'on peut trouver sur internet chez d'autres (même si la retouche d'images est certaine) notamment l'ULTIMAKER, cf 1ere vidéo. Bien entendu la face en contact avec la dalle en verre est quasi parfaite pour ce qui est de sa surface.

Bientôt

Ils pensent proposer d'ici moins de 6 mois un moyen d'impression 3D MÉTALLIQUE concurrençant (CAD écrasant) d'après eux les méthodes classiques, 3D ou non. Malgré les quelques infos extraites je reste dubitatif (méthode précisée “sans recuite, sans frittage”, potentiellement par pulvérisation de particules métalliques en fusion (buse avec arc en sortie? Agglomérage par ionisation, mais cela nécessiterait un passage au four pour au moins une fusion de surface…?)). Le modèle d'imprimante en question n'est PAS compatible avec l'imprimante 'XL'.

Expérience acquise

• Penser à ordonner au moteur contrôlant le débit de faire machine arrière un instant à la fin de l'impression afin de rétracter le filament, qu'il ne se solidifie pas dans la buse.
• Du fait, avant toute impression rajouter une ligne d'essai afin que le fil chauffe et sorte de manière continue AVANT d'entamer l'impression de l'objet même afin d'éviter un faux départ où la buse ne dépose pas de produit sur les premiers mm du modèle.

Références

PLA - Acide polylactique http://fr.wikipedia.org/wiki/Acide_polylactique Remarques: le PLA est à priori 'digestible' comme des fibres alimentaires et ne produit pas d'émanations mais brûle facilement.

Tuto SketchUp - Processus d'impression 3D avec une MakerBot http://www.youtube.com/watch?v=tX5-ZaxDCnE

Vidéo d'interview du PDG de Sculpteo http://www.youtube.com/watch?v=CWkVFn2SixQ

Lissage par vapeur d'acétone d'une impression 3D en ABS http://www.youtube.com/watch?v=T58lOHvSFu0

Impression 3D metallique http://www.youtube.com/watch?v=VCH5bNa4il4

Impression 3D titane, les déformations visuelles sont dues à la fonction de stabilisation d'image. http://www.youtube.com/watch?v=mZxLko4XrJM#t=89

The Top 10 Personal 3D Printers (2013), 5 & 7 abordables, ultimaker en 3. http://www.youtube.com/watch?v=RrOt4R-kR2g