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| issue128:freecad [2018/01/10 16:32] – auntiee | issue128:freecad [2018/01/12 14:21] (Version actuelle) – andre_domenech |
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| Quelques notes sur l'impression 3D | Quelques notes sur l'impression 3D |
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| Ce n'est pas une surprise que l'impression 3D soit devenue une mode dans les toutes dernières années. Démarrant comme activité de loisirs, elle a trouvé son application pratique dans de nombreux secteurs différents, comme les arts et métiers, la conception, l'ingénierie et même certains secteurs médicaux. Des imprimantes relativement bon marché qui arrivent complètement assemblées et prêtes à imprimer rendent cette technique plus accessible à une grande variété d'utilisateurs. Cependant, il faut dire que l'impression 3D n'est pas aussi mure que l'impression traditionnelle sur des feuilles de papier, et un goût pour les travaux pratiques est encore une vraie nécessité pour les utilisateurs. Se coltiner la calibration du placement sur la plateforme, les bouchages de buses ou d'autres problèmes mécaniques ne sont peut-être pas dans la zone de confort de tout un chacun. | Ce n'est pas une surprise que l'impression 3D soit devenue une mode dans les toutes dernières années. Démarrant comme activité de loisirs, elle a trouvé son application pratique dans de nombreux secteurs différents, comme les arts et métiers, la conception, l'ingénierie et même certains secteurs médicaux. Des imprimantes relativement bon marché qui arrivent complètement assemblées et prêtes à imprimer rendent cette technique plus accessible à une grande variété d'utilisateurs. Cependant, il faut dire que l'impression 3D n'est pas aussi mûre que l'impression traditionnelle sur des feuilles de papier, et un goût pour les travaux pratiques est encore une vraie nécessité pour les utilisateurs. Se coltiner la calibration du placement sur la plateforme, les bouchages de buses ou d'autres problèmes mécaniques ne sont peut-être pas dans la zone de confort de tout un chacun. |
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| De nombreuses techniques d'impression 3D existent. Elles sont habituellement vues comme une certaine forme de construction additive, où la pièce résultante est construite progressivement. Ceci est en opposition avec l'usinage - par exemple, en utilisant une machine-outil contrôlée par ordinateur, où un bloc de matière existante est usiné à la forme finale souhaitée en enlevant le matériau en trop. Certaines matières comme les plastiques se prêtent bien à des procédés additifs, alors que d'autres, comme le métal, sont le plus souvent gérés par des méthodes soustractives. | De nombreuses techniques d'impression 3D existent. Elles sont habituellement vues comme une certaine forme de construction additive, où la pièce résultante est construite progressivement. Ceci est en opposition avec l'usinage - par exemple, en utilisant une machine-outil contrôlée par ordinateur, où un bloc de matière existante est usiné à la forme finale souhaitée en enlevant le matériau en trop. Certaines matières comme les plastiques se prêtent bien à des procédés additifs, alors que d'autres, comme le métal, sont le plus souvent gérés par des méthodes soustractives. |
| Même dans le domaine de l'impression 3D, plusieurs variantes existent. Certaines parmi les plus chères, comme le frittage, comprennent le chauffage de petites particules de matière avec un laser pour les fondre ensemble et former l'objet à construire. Dans d'autres, une solution de matière est chauffée localement, transformant la solution liquide en une couche solide. Dans la grande majorité des imprimantes 3D du commerce qui seraient dans la gamme de prix d'un amateur ou d'une petite entreprise, un procédé d'extrusion du plastique est utilisé. Dans celui-ci, un filament de plastique est lentement extrudé à travers une buse chauffante, qui le fait fondre, et des petits points ou lignes de matières sont déposées en couches pour construire l'objet, du bas vers le haut. | Même dans le domaine de l'impression 3D, plusieurs variantes existent. Certaines parmi les plus chères, comme le frittage, comprennent le chauffage de petites particules de matière avec un laser pour les fondre ensemble et former l'objet à construire. Dans d'autres, une solution de matière est chauffée localement, transformant la solution liquide en une couche solide. Dans la grande majorité des imprimantes 3D du commerce qui seraient dans la gamme de prix d'un amateur ou d'une petite entreprise, un procédé d'extrusion du plastique est utilisé. Dans celui-ci, un filament de plastique est lentement extrudé à travers une buse chauffante, qui le fait fondre, et des petits points ou lignes de matières sont déposées en couches pour construire l'objet, du bas vers le haut. |
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| Ce système a ses défauts. Le premier point principal à prendre en compte est que les volumes très fins d'un objet ne ressortiront peut-être pas comme attendu. Les détails d'une épaisseur inférieure à 2-3 mm pourraient être très fragile une fois imprimés et, en fait, pourraient être facilement cassés en retirant la pièce imprimée de la plaque de support. Naturellement, les détails dépendent de l'imprimante réellement utilisée, et du niveau de détail accessible à l'imprimante. Avec des couches plus fines (0,1 mm au lieu des 0,2 mm plus habituels), des détails plus fins sortiront mieux, mais au détriment d'un temps d'impression plus long. Des durées de 2-3 heures sont assez habituelles pour de petits objets (1-2 cm de haut) et peuvent les dépasser pour des objets plus grands. | Ce système a ses défauts. Le premier point principal à prendre en compte est que les volumes très fins d'un objet ne ressortiront peut-être pas comme attendu. Les détails d'une épaisseur inférieure à 2-3 mm pourraient être très fragiles une fois imprimés et, en fait, pourraient être facilement cassés en retirant la pièce imprimée de la plaque de support. Naturellement, les détails dépendent de l'imprimante réellement utilisée, et du niveau de détail accessible à l'imprimante. Avec des couches plus fines (0,1 mm au lieu des 0,2 mm plus habituels), des détails plus fins sortiront mieux, mais au détriment d'un temps d'impression plus long. Des durées de 2-3 heures sont assez habituelles pour de petits objets (1-2 cm de haut) et peuvent les dépasser pour des objets plus grands. |
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| Le second point est que les couches supérieures du plastique sont étalées sur les couches inférieures. Cependant, le plastique est pratiquement liquide quand il quitte la buse et a ainsi besoin d'une base solide pour se reposer pendant la solidification. Des structures comme des surplombs ou des arches dans le modèle ne vont pas sortir correctement, si elles restent sans support. | Le second point est que les couches supérieures du plastique sont étalées sur les couches inférieures. Cependant, le plastique est pratiquement liquide quand il quitte la buse et a ainsi besoin d'une base solide pour se reposer pendant la solidification. Des structures comme des surplombs ou des arches dans le modèle ne vont pas sortir correctement, si elles restent sans support. |
| Beaucoup d'applications de pilotage d'imprimante altèrent notre modèle en ajoutant des structures de renfort. Elles sont imprimées en même temps que le modèle et doivent être retirées après impression. Dans l'image d'illustration, un modèle de jante a été imprimé. Une partie du matériau étendu par l'imprimante pour fixer la pièce sur la plaque de support est encore attaché au bas de la pièce. Le logiciel d'impression a rempli l'intérieur du creux le long de la jante par des formes ressemblant à des colonnes, dans un souci d'éviter que la partie haute ne s'effondre pendant qu'elle est chaude. Ces formes sont assez disgracieuses, mais ce sont aussi de fines parois et elles peuvent être enlevées facilement avec un couteau effilé (mais soyez prudent avec vos doigts). | Beaucoup d'applications de pilotage d'imprimante altèrent notre modèle en ajoutant des structures de renfort. Elles sont imprimées en même temps que le modèle et doivent être retirées après impression. Dans l'image d'illustration, un modèle de jante a été imprimé. Une partie du matériau étendu par l'imprimante pour fixer la pièce sur la plaque de support est encore attaché au bas de la pièce. Le logiciel d'impression a rempli l'intérieur du creux le long de la jante par des formes ressemblant à des colonnes, dans un souci d'éviter que la partie haute ne s'effondre pendant qu'elle est chaude. Ces formes sont assez disgracieuses, mais ce sont aussi de fines parois et elles peuvent être enlevées facilement avec un couteau effilé (mais soyez prudent avec vos doigts). |
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| Suivant la forme de votre modèle, le nettoyage pourrait être très compliqué. Dans un récent projet, la durée d'impression d'un ensemble de chaînage avec des liens 4 par 4 a pris une heure, mais il fallait deux heures pour nettoyer et refaire l'état de la surface manuellement. Les déchets de matière seraient aussi un problème dans un environnement industriel : dans ce cas, 3,3 g du produit final nécessitaient un total de 7,2 g de matériau d'impression. Un rendement de moins de 50% est loin d'être idéal. | Suivant la forme de votre modèle, le nettoyage pourrait être très compliqué. Dans un récent projet, la durée d'impression d'un ensemble de chaînage avec des liens 4 par 4 a pris une heure, mais il fallait deux heures pour nettoyer et refaire l'état de la surface manuellement. Les déchets de matière seraient aussi un problème dans un environnement industriel : dans ce cas, 3,3 g du produit final nécessitaient un total de 7,2 g de matériau d'impression. Un rendement de moins de 50 % est loin d'être idéal. |
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| **Building and printing a simple object | **Building and printing a simple object |
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| Les détails réels de notre flux d'actions peuvent varier, suivant le jeu de programmes que nous choisissons d'utiliser. Cependant, les étapes principales seront les suivantes : | Les détails réels de notre flux d'actions peuvent varier, suivant le jeu de programmes que nous choisissons d'utiliser. Cependant, les étapes principales seront les suivantes : |
| • Construire le modèle informatique, en utilisant les volumes. Les pièces fines et plates doivent être rendus comme des volumes, avec une épaisseur qui ne descend pas sous 1 mm pour de meilleurs résultats. Dans cette série, nous utiliserons FreeCAD pour cette étape. Cependant, d'autres options telles que Blender sont aussi bien adaptées si des objets maillés peuvent être exportés dans le format de fichier STL. | • Construire le modèle informatique, en utilisant les volumes. Les pièces fines et plates doivent être rendues comme des volumes, avec une épaisseur qui ne descend pas sous 1 mm pour de meilleurs résultats. Dans cette série, nous utiliserons FreeCAD pour cette étape. Cependant, d'autres options telles que Blender sont aussi bien adaptées si des objets maillés peuvent être exportés dans le format de fichier STL. |
| • Utiliser un logiciel de mise en couches pour convertir l'objet en une série de couches plates. Ces couches sont ensuite converties en une séquence de commandes en G-code, qui, à la base, dit à l'imprimante de positionner sa tête à telles ou telles coordonnées, et allume/éteint l'extrusion du plastique. Un choix classique pour cette étape est Slic3r (http://slic3r.org/ ). | • Utiliser un logiciel de mise en couches pour convertir l'objet en une série de couches plates. Ces couches sont ensuite converties en une séquence de commandes en G-code, qui, à la base, dit à l'imprimante de positionner sa tête à telles ou telles coordonnées, et allume/éteint l'extrusion du plastique. Un choix classique pour cette étape est Slic3r (http://slic3r.org/ ). |
| • Utiliser un troisième programme pour se connecter à l'imprimante, et réaliser effectivement le processus d'impression. Printrun/Pronterface (http://www.pronterface.com ) est un choix populaire. | • Utiliser un troisième programme pour se connecter à l'imprimante, et réaliser effectivement le processus d'impression. Printrun/Pronterface (http://www.pronterface.com ) est un choix populaire. |
| Once the external truss had been built up, I wanted to fill in the center with a non-structural mesh. There are several ways of going about this. For instance, one could build a flat volume to fit the empty space, and then cut holes in it to suit. I wanted something a bit more fancy, along the lines of the beehive motives seen in some modern car grills. So I started by building a basic hexagonal shape in the same way I had done the cylindrical joints. I began by drawing a vertical six-sided prism with sides 9 mm long and height 3 mm, then cut out another vertical prism with sides 8 mm long from the center. I then replicated this basic motif to fill the space in a honeycomb structure.** | Once the external truss had been built up, I wanted to fill in the center with a non-structural mesh. There are several ways of going about this. For instance, one could build a flat volume to fit the empty space, and then cut holes in it to suit. I wanted something a bit more fancy, along the lines of the beehive motives seen in some modern car grills. So I started by building a basic hexagonal shape in the same way I had done the cylindrical joints. I began by drawing a vertical six-sided prism with sides 9 mm long and height 3 mm, then cut out another vertical prism with sides 8 mm long from the center. I then replicated this basic motif to fill the space in a honeycomb structure.** |
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| Cependant, dans le monde magique de l'impression en 3D, l'introduction d'un volume dans un autre pourrait ne pas être un problème. La plupart des logiciels d'impression peut s'en arranger, de sorte que le matériau plastique de chaque volume ne serait pas imprimé deux fois - ce qui ferait un gros pâté. À la place, le logiciel est assez intelligent pour réaliser une union booléenne de tous les volumes et les solidariser tous correctement. Néanmoins, il faut dire que tous les logiciels d'impression ne sont pas égaux sur ce point et quelques essais peuvent être nécessaires pour trouver les limites combinées du logiciel et du matériel d'une imprimante particulière. | Cependant, dans le monde magique de l'impression en 3D, l'introduction d'un volume dans un autre pourrait ne pas être un problème. La plupart des logiciels d'impression peuvent s'en arranger, de sorte que le matériau plastique de chaque volume ne serait pas imprimé deux fois, ce qui ferait un gros pâté. À la place, le logiciel est assez intelligent pour réaliser une union booléenne de tous les volumes et les solidariser tous correctement. Néanmoins, il faut dire que tous les logiciels d'impression ne sont pas égaux sur ce point et quelques essais peuvent être nécessaires pour trouver les limites combinées du logiciel et du matériel d'une imprimante particulière. |
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| Une fois le treillage extérieur construit, je voulais remplir le centre avec un maillage non structurel. Il y a plusieurs façons de le faire. Par exemple, un volume plat peut être construit, adapté à l'espace vide, puis on pourrait y couper des ouvertures convenables. Je voulais quelque chose de plus raffiné, comme les lignes des motifs en nid d'abeille de certaines calandres de voitures modernes. Aussi, je commençais par construire une forme hexagonale de base, de la même façon que j'avais fait les joints cylindriques. Je commençais par dessiner un prisme vertical à six côtés de 9 mm de long et 3 mm de haut, puis je découpais un autre prisme vertical avec les côtés à 8 mm du centre. Je dupliquais ensuite ce motif de base pour remplir l'espace avec une structure en nid d'abeille. | Une fois le treillage extérieur construit, je voulais remplir le centre avec un maillage non structurel. Il y a plusieurs façons de le faire. Par exemple, un volume plat peut être construit, adapté à l'espace vide, puis on pourrait y couper des ouvertures convenables. Je voulais quelque chose de plus raffiné, comme les lignes des motifs en nid d'abeille de certaines calandres de voitures modernes. Aussi, je commençais par construire une forme hexagonale de base, de la même façon que j'avais fait les joints cylindriques. Je commençais par dessiner un prisme vertical à six côtés de 9 mm de long et 3 mm de haut, puis je découpais un autre prisme vertical avec les côtés à 8 mm du centre. Je dupliquais ensuite ce motif de base pour remplir l'espace avec une structure en nid d'abeille. |
