Impression 3D

Préambule

Cela fait un moment que l’impression 3D titille ma curiosité et que je me renseigne sur le matériel et les techniques.

L’apparition d’un modèle accessible aux débutants avec de belles performances et à un prix raisonnable m’a convaincu de me lancer.

L’apprentissage en ligne

Avec Internet, il est très facile d’acquérir de nouvelles connaissances. Je suis grand utilisateur de la plate-forme YouTube (culture et cinéma, histoire, nature, technologies…) . Je suis abonné à plus de 150 chaînes de passionnés dans diverses disciplines. Je ne regarde quasiment plus la TV et préfère me composer mes programmes sur les thématiques qui me passionnent et m’enrichissent.

Concernant l’impression 3D, j’ai passé de nombreuses heures à regarder des comparatifs d’équipements, des conseils, des tutoriaux, des exemples de réalisations, des ratés.

La Youtubeuse que j’ai le plus suivie dans ce domaine est Axelle de la chaîne Le labo d’Heliox. Axelle est passionnante d’enthousiasme et d’inventivité. Un temps je me contentais de découvrir ses créations sans envisager de m’équiper. Et puis j’ai craqué.

Les usages de l’impression 3D

L’impression 3D à domicile est une technologie passionnante, dont les usages sont variés.

Le premier est la possibilité de fabriquer des pièces introuvables dans le commerce ou trop chères. Nous parlons ici de lutter contre l’obsolescence programmée et d’augmenter la durée de vie de nos appareils ménagers sur lesquels une minuscule pièce de plastique en cassant compromet le bon fonctionnement. Comme souvent, nous ne sommes jamais les premiers à avoir besoin d’une chose spécifique. Il existe vraisemblablement une ressource (un modèle à imprimer en l’occurrence) mise à disposition sur Internet. Il suffit de la trouver.

Le second usage est la création d’objets fonctionnels inventés ou adaptés. Le champ des possibles est gigantesque. Il suffit d’un peu d’imagination.

Le troisième usage que je perçois est la création ou la reproduction artistique. Les figurines tiennent une place de choix dans les bibliothèques de modèles disponibles.

Il existe plusieurs sites où trouver des modèles prêts à imprimer :

Des timelapses magnifiques

La chaîne WildRoseBuilds présente de somptueuses vidéos en timelapse (accéléré) d’impressions 3D.

La réalisation de ce genre de vidéos nécessite de programmer l’imprimante pour qu’à chaque couche la tête se décale sur le côté et de synchroniser l’appareil photo/vidéo pour prendre une image à ce moment. Un jour peut-être…

Les technologies

Il existe 3 principales technologies d’impression 3D :

  • Le dépôt de matière fondue (Fused Deposition Modeling) par une tête d’impression (ou buse)
  • La polymérisation de résine liquide photosensible par laser (stéréolithographie)
  • La fusion de grains de poudre par laser en structure solide

La plus facile pour un usage domestique et celle qui m’intéresse est la première.

L’imprimante

C’est donc armé d’un savoir théorique minimal que je choisis ma première imprimante. La Sidewinder X1 (V4) coûte près de 400€ et promet une installation facile pour les débutants, de grandes qualités d’impression avec un faible bruit.

Ce modèle a un grand succès commercial et bénéficie d’une évolution régulière par son constructeur. Il en est actuellement à sa 4ème version.

J’ai passé commande auprès de la boutique française Artillery3dexpert, disposant d’un support réactif et mettant à disposition une vidéo d’installation d’une clarté remarquable.

Cet article très complet détaille les spécifications et le test de la SideWinder X1.

Les filaments

Les filaments pour débuter sont en PLA (Polylactic Acid), c’est-à-dire un polymère thermoplastique entièrement biodégradable (souvent de l’amidon de maïs). Ils s’achètent en bobines (par exemple de 1kg) et d’un diamètre particulier (par exemple 1.75mm).

Il existe d’autres types de filaments, comme intégrant des particules de bois pour un rendu nature, du flexible (que j’essaierai prochainement) et du carbone. Ce dernier, étant très abrasif, requiert l’utilisation d’une buse renforcée (la buse Olsson ruby est très réputée).

Les 3 axes

Le terme « 3D » suppose que 3 axes sont impliqués.

  • L’axe X est horizontal de gauche à droite;
  • Le Y est horizontal en profondeur (d’avant en arrière);
  • Et le Z est vertical.

Sur l’imprimante, les moteurs déplacent le plateau sur l’axe Y.

Une potence permet au bloc de la buse d’être déplacé sur les axes X et Z.

Chaque couche d’impression est réalisée par déplacement sur X et Z. Puis la buse monte d’un cran sur Z.

La mise à niveau du plateau

Toutes les opérations doivent se faire en condition d’impression, c’est à dire avec buse et plateau à la bonne température.

Avec le PLA, les températures sont d’environ 200° pour la buse et 60° pour le plateau.

La mise à niveau consiste à régler la hauteur des 4 points d’ancrage du plateau et au centre pour une horizontalité et une distance à la buse parfaites. On utilise pour cela une feuille de papier posée sur le plateau. La buse est déplacée successivement aux 5 endroits (les coins et le centre) grâce à une procédure depuis l’écran de contrôle. On ajuste la pression de chaque ressort aux points d’ancrage avec une molette. La feuille doit légèrement gratter en la déplaçant à la main. Le concept de grattage est très subjectif au début. Il faut que la résistance soit équivalente aux 5 endroits. Il faut itérer la manœuvre plusieurs fois pour obtenir un bon résultat.

Les experts parlent souvent d’un mécanisme de mise à niveau automatique à la volée par capteur : le « BL Touch« . La V4 de la Sidewinder X1 ne dispose pas d’un tel dispositif. Il est sans doute possible d’ajouter le dispositif. Mais, je laisse de côté cela pour l’instant.

Le petit équipement

Je vous présente ici du matériel, dont les recommandations m’ont paru pertinentes. Les références sont sur Amazon pour plus d’homogénéité et de facilité. Cependant je vous invite à acheter auprès de boutiques physiques ou en ligne françaises et/ou locales. Je m’efforce de changer mes mauvaises habitudes vers un commerce équitable et durable.

Dans l’ordre d’importance décroissant pour un débutant :

Attention : le plateau de la Sidewinder X1 est un « ultra base » en vitrocéramique. Il est totalement déconseillé d’utiliser une spatule pour détacher les impressions, sous peine d’abimer la surface du plateau de façon irréversible. Il suffit d’attendre le refroidissement total et les objets se décollent à la main sans effort et sans dégât.

Les supports d’impression

Les impressions se font couche après couche du bas vers le haut. Vous comprenez donc que si une partie supérieure est en porte-à-faux, elle s’effondrera quand la buse fera couler le filament dans le vide. Tout dépend du degré de portance.

Pour éviter cela, il est possible de demander l’ajout d’un support dans le modèle à imprimer. Ce dernier sera en maillage aéré et fin. Il sera donc possible après retrait de l’objet du plateau d’éliminer le surplus friable, avec plus ou moins de facilité.

L’ajout de support altère tout de même la qualité du résultat et ajoute un travail de finition. Il est donc préférable de cibler des modèles conçus pour ne pas avoir besoin de support.

L’amélioration de l’imprimante

J’ai procédé à l’amélioration de mon imprimante par ajout d’éléments en suivant les conseils d’Heliox et Curiosity 3D.

Attention, j’ai testé la poignée de plateau, mais elle a compromis la mise à niveau et je l’ai retirée.

Le logiciel de tranchage (slicer)

Il est nécessaire de passer par un « slicer » pour générer les fichiers d’impression à donner à l’imprimante via une clé USB ou une carte mémoire microSD.

2 logiciels dominent le marché :

J’ai choisi CURA. Il prend en entrée des fichiers « .SLT » et produit des fichiers « .gcode » contenant les instructions successives pour guider la production des couches d’impression.

La version actuelle de Cura ne comporte pas la définition de l’imprimante Sidewinder X1. Avant donc de lancer le logiciel, j’ai récupéré et copié un jeu de fichiers. Celui proposé par le support de Artillery3dexpert à cette page m’a posé des problèmes de profil. En revanche, les explications d’installation sont correctes.

Le logiciel de modélisation

Pour concevoir nos propres modèles et aller au-delà de la récupération d’objets déjà modélisés, nous devons utiliser un logiciel de CAO.

Le logiciel le plus utilisé est Autodesk Fusion 360. Il est payant. Cependant, on peut disposer d’une licence gratuite d’un an pour un usage non commercial.

Fusion 360 nécessite un apprentissage assez laborieux. On doit assimiler les concepts d’esquisse, de corps, d’extrusion et de nombreux autres. Cependant, la puissance de l’outil est spectaculaire. On arrive assez vite à construire des formes complexes.

De très nombreux tutoriaux existent sur YouTube pour maîtriser le b.a.-ba.

Ma première création est un passe-câble de bureau dans un diamètre particulier, que je n’ai pas trouvé en vente.

La modélisation a été l’affaire de quelques minutes. Le biseau est très simple à obtenir. Je suis bluffé. Et le résultat est parfaitement fonctionnel du premier coup. Je suis ravi.

Le lissage des impressions

Pour les figurines, il est intéressant de procéder à un lissage pour que le rendu soit doux. En effet, avec les réglages par défaut de l’imprimante dans le logiciel de tranchage (Cura pour moi), nous avons un très léger effet d’escalier.

Il y a deux façons de réaliser un lissage.

La première est d’utiliser un kit de lissage. Il s’agit de produits chimiques nocifs nécessitant le port de gants et de masque. C’est pourquoi je me détourne de cette solution, même si les résultats sont spectaculaires.

La seconde méthode est d’ajuster les paramètres d’impression dans le slicer (Cura donc). On réduit la hauteur de couche (0.2 mm par défaut) et on active le lissage. Je commence juste à m’intéresser à cela. J’affinerais ce chapitre de mon article après quelques expérimentations.

En conclusion

L’impression 3D éveille prodigieusement mon intérêt pour la richesse des possibilités et des techniques mises en œuvre.

C’est tellement passionnant qu’il est difficile de ne pas y consacrer un temps déraisonnable.

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