3. Impression 3D#
Ce module consiste à se familiariser avec les imprimantes 3D Prusa disponibles au fablab pour y avoir accès librement durant tout le cours. Or un processus d’impression n’est pas toujours parfait et peut avoir des défaults. Nous allons ainsi apprendre les limitations des imprimantes, les contraintes à considérer et mettre en pratique les objets que nous avons modélisé sur openSCAD.
A quoi ça sert?#
L’impression 3D est une méthode de fabrication additive, c’est-à-dire la conception d’objets par dépôt de couches successives d’un matériau. C’est une technique rapide pour créer un objet.
L’impression 3D est particulièrement utile dans le domaine de prototypage. Elle est utilisée à des fins professionnelles dans de nombreux domaines ou à des fins récréatives et personnelles (jouets, objets ménagers, pièce détachées, gadgets…). Un domaine d’utilisation est la médecine pour laquelle les imprimantes fournissent des prothèses ou implants. Elle est aussi utile dans les secteurs de l’automobile l’architecture, l’aéronautique et bien d’autres…
Comment ça fonctionne?#
Pour imprimer un objet 3D, il faut d’abord concevoir un modèle 3D sur un logiciel 3D (openSCAD par exemple) et ensuite être découpé en de nombreuses couches horizontales sur des logiciels Slicer. Faut ensuite exporter le modèle sous format G-code.
L’impression se réalise en général à l’aide de plastique sous différentes formes, allant du simple PLA à de polymères haute performance comme PEEK ou PEI.
Il existe différentes technologies d’impression:
- FFF (fabrication par dépôt de filaments fondus) ou FDM (fused deposition modeling) -> les consommables sont des bobines de filament plastique
- SLA (stéréolithographie), projection de lumière qui photopolymérise (solidifie) de la résine par laser
- Fusion de poudre (PBF, SLS), fusion de particules de matériau plastique ou métal par lasers
- Jet de matière (“material jetting”) déposition de microscopiques gouttes de matériau sur un lit de poudre
Le fablab possède des imprimantes 3D FDM Prusa.
Impression 3D sur un FDM Prusa#
Les imprimantes FDM Prusa fabrique un objet, couche par couche de plastique fondu sur son lit/ plateau d’impression. Le filament plastique est chauffé dans un extrudeur et est déposé sur le plateau d’impression à travers une buse.
Pour utiliser ces imprimantes, il faut télécharger un logiciel de tranchage 3D “slicer”. Ce slicer va convertir notre modèle 3D en de nombreuses couches. Nous allons utiliser Prusa Slicer sur les imprimantes FDM Prusa
Prusa Slicer#
Premièrement, il faut ajouter dans les réglages du slicer les imprimantes à disposition et donc: MK3, MK3S et MK3S+. Possèdant les caractéristiques suivantes:
- diamètre de buse: 0,4mm
- hauteur d’impression maximale: 25cm
- surface d’impression: 21cm x 21cm
Le logiciel ne reconnaît que les fichiers sous format .stl et .obj, donc nous allons enregistrer notre modèle openSCAD sous forme .stl.
Ensuite, dans prusa slicer, vous pouvez observer votre plateau d’impression au centre et beaucoup de fonctionalités autour. Pour exporter votre modèle fichier .stl il faut appuyer sur ajouter un fichier:
Votre plateau d’impression devrait ressembler à ceci (avec votre objet au centre):
Sur mon image on observe 2 modèles différents, car je souhaite imprimer 2 objets. Puis vous pouvez poursuivre avec les réglages d’impressions, qui comprennent la configuration des couches et périmètres; les parois et coques; remplissage; jupe et bordure; supports.
Voci les paramètres de remplissage par exemple:
Ici vous pouvez trouver toutes les informations nécessaires concernant les réglages d’impression. Je ne vais pas les détailler car mes réglages par défault étaient convenables. Je préçise quand même qu’il est important de configurer le remplissage en-dessous de 35% car au dessus de ce taux vous ne gagnez plus en solidité. Donc un plus faible taux de remplissage évite le gaspillage de matière (chez moi 15%n et au moins 10%). Il est aussi notable qu’il est utile d’avoir un support pour plus de stabilité.
Voici une image de tous les motifs possibles et certaines épaisseurs:
Puis, il faut vérifier et configurer les paramètres de filaments. Pour les Prusa, nous utilisons des filaments de 1.75mm de diamètre.
La température d’extrusion doit se situer entre 200° et 215° et la température du plateau entre 60° et 80°.
Il faut aussi sélectionner un fil Generic PLA et de couleur au choix.
On peut aussi jouer avec l’épaisseur des couches. Plus elles sont grosses, plus l’impression est rapide mais la résolution diminue.
Encore quelques fonctionalités:
La touche sur l’image suivante sert à orienter le modèle. Il faut le placer sur plateau de manière à ce que la plus grande surface plane soit couchée.
On voit ici qu’on peut orienter le modèle sur les différentes faces.
La fonction suivante sert de réarranger vos objets de manière optimale sur le plateau.
Maintenant, il faut appuyer sur Découper maintenant et cliquer au même endroit sur exporter le G-code. A droite vous sera affiché l’estimation de temps d’impression. Sur votre fenêtre principale vous verrez une simulation de l’impression avec des curseurs mobiles qui affichent les différentes couches.
Voici une image de simulation d’impression avec les différentes couches>:
Mon impression prends 20min par exemple.
Des problèmes de supports peuvent survenir. Il faut les corriger dans les paramètres et ajouter un support. Quand tout est en ordre on peut exporter le G-code sur une carte SD dans un dossier à votre nom. Au Fablab, il y a des cartes SD à disposition qu’il faut insérer dans une clé USB puis dans votre ordinateur.
Utiliser l’imprimante#
On peut maintenant placer la carte SD dans le panneau de commande. Grâce à la molette, on peut sélectionner le dossier que nous cherchons parmis les différents fichiers de la carte SD.
Ici, je sélectionne mon fichier G-code (dans merlin.pierre) en appuyant sur la molette.
Il faut quand même prendre des précautions: - vérifier que le filament sélectionné dans le slicer est le même - nettoyer le plateau avec de l’alcool. - vérifier que la bobine de filament soit bien placée (sans noeuds) - vérifier le modèle de l’imprimante, il est écrit sur une étiquette à l’arrière. - Il faut rester près de l’imprimante les première minutes car, le début de l’impression peut avoir des défaults. La raison est souvent d’une mauvaise adhérence à la plateforme d’impression. La buse risque d’emporter les premières couches avec elle dans son mouvement.
Ensuite, il faut scanner le code QR de l’imprimante, qui vous redirige sur fabman. IL faut vous connecter avec notre compte puis appuyer sur Switch on.
Ca y est l’impression peut commencer.
Mon impression#
Tout d’abord voici, une image de toute l’imprimante.
Pour ma part, mon imprimante ne commençait pas l’impression car il y’avait une erreur de calibration: mon plateau était surélevé sur un coin.
Une fois le problème réglé, la buse et le plateau d’impression doivent chauffer et l’impression commence.
Maintenant, il faut suvreiller que tout fonctionne et rester patient pendant 20min.
Voici mes pièces finales:
Bilan de l’impression#
En les assemblant, je me suis rendu compte de 2 problèmes:
- Premièrement, les dimensions sont forts petites. Cela-dit ce n’est pas réellement un problème mais la capsule est trop petite pour supporter des objets mise-à-part des petites billes. Mon objet n’a pas de réel fonction déterminée donc ce n’est pas si grave.
- Deuxièmenent, le socle ne tient pas car, attaché à la cuillère, il perd l’équilibre car son centre de gravité change. Donc mon socle n’est pas stable.
Je peux corriger ceci par un pied qui serait perpendiculaire au premier. Voici mon code modifié, ainsi que le modèle correspondant.
Pour le reste tout a bien fonctionné. Mes pièces sont comme je l’avais imaginé et les 2 pièces sont parfaitement compatible. J’ai choisi les bons paramètres pour l’embout cylindrique (cylindre et creux ont différence de 0,2cm). Mais je pense qu’une différence de 0,1cm entre les 2 formes aurait pu aussi fonctionner.