lundi 18 septembre 2017

Dossier impression 3D

Mes débuts et mes astuces


Préambule : L'impression 3D


L'impression 3D commence à se démocratiser, même si pour l'heure, elle reste cantonnée aux bricoleurs.


En effet, l'utilisation d'une imprimante 3D nécessite plusieurs compétences que ce soit en mécanique, électronique et même informatique.
Toutefois, si vous êtes consciencieux et courageux, il est possible, avec les bons guides de se lancer dans l'impression 3D.

Dans ce dossier, je vous présenterais mes choix, les raisons, et les problèmes que j'ai put rencontrer. Bien sure, je vous offre les solutions que j'ai utilisé. D'autres existes, certaines ne sont pas parfaites, mais elles fonctionnent et cela vous fera économiser quelques heures de recherche sur google et les forums.

1. La technologie :


Il existe plusieurs technologies d'impression 3D.
- la FDM (Fused Deposition Modeling), modelage par dépôt de matière thermoplastique en fusion, utilise principalement le PLA (acide polylactique) et l’ABS (acrylonitrile-butadiène-styrène) : le principe consiste à superposer, par extrusion dans une buse, des couches du matériau thermoplastique préalablement fondu à partir d’un filament enroulé sur une bobine.
Une fois déposé, le matériau fusionne avec la couche précédente et se solidifie en se refroidissant. Les températures d’extrusion vont de 180 à 260 °C, et la température du plateau chauffé qui supporte l’objet fabriqué peut atteindre 90 à 110 °C.

- la stéréolithographie utilise de la résine époxy liquide et un laser avec lumière UV : les molécules se durcissent sous l’effet de la lumière ultraviolette par photopolymérisation tout en se liant aux couches adjacentes et ceci couche après couche.

- le SLS (Selective Laser Sintering), frittage sélectif par laser, utilise une poudre de polyamide, de polyuréthane, polystyrène, nylon ... ou de certains métaux et un rayon laser avec lumière infrarouge qui assemble la poudre pour créer la forme souhaitée au lieu de l’impact.

Pour ma part, j'ai choisi la FDM car plus courante, nécessitant un investissement de départ moins important et assez simple à mettre en œuvre.
Néanmoins cette technique possède quelques contraintes.

A. Le retrait (warping) :


Lors de l'impression, les objets aux arrêtes vives ont tendances à se retirer à cause de la dilatation et rétractation de la matière.

Le problème est esthétique mais peu également engendrer un soulèvement de la pièce en cours d'impression et provoquer une collision entre la tête de l'imprimante et la pièce, réduisant à néant parfois plusieurs heures de travail.

Les solutions :

Le plateau/lit chauffant (bed)
La première méthode utilisée pour réduire le phénomène de retrait par rétractation est de chauffer la base de la pièce. Cela permet d'améliorer l'adhérence de l'objet au plateau et limite le retrait de la matière.

Toutes les imprimantes 3D ne sont pas équipées du système de chauffe, donc attention lors du choix de votre modèle.
La jupe (skirt)
L'imprimante dépose, autour de la pièce à imprimer, un bandeau de plastique, à quelques millimètres de l'objet en cours... Je ne comprends pas comment cette méthode peu éviter le warping.

Par contre, les petites pièces sont peu sujettes au retrait, donc juste l'utilisation du lit chauffant est nécessaire. Mais j'ai remarqué qu'en montant en température, la buse d'impression laisse échapper un peu de matière et quand le travail commence, du plastique n'est pas déposé dés le début.

Si l'imprimante commence immédiatement le travail, il y aura un manque de matière et potentiellement des trous et défauts... L'utilisation de la jupe corrige ce problème car l'imprimante va d'abord créer la jupe qui, si elle est incomplète, ne gênera en rien la suite.
Utilisation d'une jupe autour d'une petite pièce.
La bordure (brim)

Une fine couche de plastique sera déposé à la périphérie de la pièce, comme une extension de sa première couche. Cela permet d'augmenter la surface en contact avec le plateau chauffant et améliore l'adhérence.

Cette technique fonctionne avec les pièces de taille moyenne.
Utilisation du Brim
 Le radeau (raft)

La méthode la plus efficace car un radeau est imprimé sous la pièce. C'est lui qui va subir les effets de rétractation, protégeant l'objet en cours d'impression.

J'ai été étonné de la facilité à laquelle on retire le radeau, c'est très efficace, mais on perd le cotés lisse de la première couche.
Utilisation d'un radeau sous une grande pièce.

B. Les parties aériennes...


Certaines formes ne sont pas imprimables... sans support.

En effet, vue que l'imprimante ajoute de la matière couche après couche, chaque couche nécessite un support ainsi, il n'est pas possible d'imprimer dans le vide et certaines formes ne sont pas possibles.
Les arrêtes trop franches ne sont pas possibles alors qu'avec une inclinaison relativement douce, cela peut fonctionner.

Heureusement, les logiciels de tranchage qui servent à commander l'imprimante permettent d'activer la création automatique de supports. Mais ceux-ci ne sont pas toujours faciles à retirer et laissent des traces.
Utilisation d'un radeau et de supports sous une petite pièce.

Les supports ont tendance à laisser des marque de leur passage...

Après avoir décidé de la technologie à adopter, avec ses défauts et les solutions, j'ai dut choisir une imprimante.

J'ai donc décidé d'acheter une Anet A8. Cette imprimante n'est pas très chère, 135€ chez Gearbest ou 200€ chez C-Discount, elle est répandue et donc il y a pas mal de sites et de forums d'entraide à son sujet. En plus, tous les éléments qui la composent sont des pièces standard qu'il est possible d'acheter, à l'unité, un peu partout sur la toile, pour de la réparation, voir de l'amélioration.

Enfin, elle possède un lit chauffant, ce qui est rare pour une imprimante à ce prix.

L'imprimante Anet A8 :


C'est une imprimante dite type Prusa i3. PRUSA étant le nom de l'inventeur de ce type d'imprimante qui a eu la bonté de distribuer ses plans.


Malgré tout, elle n'est pas plug and play, puisqu'il faut l'assembler. Et oui, si vous commandez cette imprimante, c'est un paquet de pièces détachées que vous recevrez...

2. Débuter avec une imprimante 3D :

Article en cours de construction.

3. Modélisation et téléchargement de modèles :


Sketchup et Thingiverse sont des outils indispensables pour obtenir/créer des fichier 3D à imprimer.

Je vous explique tout dans cet article.

4. Logiciel de tranchage :


Article en cours de construction.

5. Exemple d'impressions :

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