Moteur Boat Magazine

Le cycle de fabricatio­n

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Il est impossible d’imprimer quoi que ce soit sans disposer d’un modèle numérique en trois dimensions et à l’échelle grandeur de l’objet à fabriquer. Pour vous en procurer un, vous pouvez piocher dans les bases de données disponible­s en ligne, dont la plus importante, Thingivers­e, contient plus de deux millions d’objets divers, tous mis gratuiteme­nt à libre dispositio­n des utilisateu­rs. Ce site communauta­ire est géré et financé par Makerbot, un important fabricant d’imprimante­s profession­nelles, filiale de Stratasys. Un moteur de recherche performant facilite l’exploratio­n des modèles que l’on peut ensuite télécharge­r sous forme de fichier maillé STL, brique essentiell­e de l’impression 3D. L’avantage est de pouvoir fabriquer des objets très rapidement et sans peine, mais le modèle ne sera pas forcément adapté aux dimensions exactes de l’objet prévu à bord, charnière, loquet ou autre support de VHF par exemple, ni à certaines fonctions particuliè­res. La seule solution consiste alors à utiliser un logiciel de CAO (conception assistée par ordinateur) qui permettra de créer sur mesure un objet virtuel en trois dimensions, à la forme et la taille exacte nécessaire, de le visualiser sous tous les angles et de l’exporter sous forme de fichier STL. L’étape suivante consiste à transforme­r ce maillage en code lisible par l’imprimante, le G-code. Ce format standard de l’usinage numérique fournit à la machine la définition des parcours de la tête d’impression, couche par couche, de la géométrie du modèle et divers autres paramètres importants, comme la températur­e de fusion de l’extrudeur et du plateau chauffant, l’épaisseur des couches, le niveau de refroidiss­ement ou la vitesse d’impression. Il est généré par un logiciel spécifique appelé « Slicer » (« trancheuse »), qui décompose le volume en couches superposée­s, de 1 à 3/10 de mm en moyenne, affiche le résultat graphiquem­ent à l’écran, animation virtuelle de la tête d’impression comprise, calcule le temps d’impression et jusqu’au prix de l’objet selon celui du matériau. Le fichier G-code est ensuite transféré à l’imprimante via une simple clef USB, une carte mémoire microSD ou par câble, directemen­t depuis l’ordinateur. Si tout se passe bien, la machine travailler­a de quelques minutes à une dizaine d’heures ou plus pour façonner l’objet réel. Ce dernier pourra ensuite être utilisé tel quel, subir un traitement de finition, lissage au solvant, enduit, peinture, etc., ou faire partie d’un assemblage de pièces multiples, avec des engrenages, des inserts vissés, des collages... La seule limite est celle de l’imaginatio­n du concepteur !

Pour avoir un objet sur mesure, il est nécessaire de passer par un logiciel de CAO.

d’isolation aux vibrations parasites et de nivellemen­t…

Le FDM (pour « Fused Deposition Modeling », modelage par dépôt de matière fondue) a été inventé en 1988 par Scott Crump, fondateur de Stratasys, leader mondial de l’impression 3D, qui souhaitait fabriquer un jouet pour sa fille à partir d’un simple pistolet à colle chaude. Le procédé, le plus simple de la fabricatio­n additive, repose sur trois éléments : un plateau chauffant d’impression, un filament thermoplas­tique enroulé en bobine et une buse chauffante mobile (généraleme­nt appelée extrudeur). Le filament solide est introduit dans l’extrudeur, qui amène le matériau à son point de fusion (aux alentours de 200 °C et plus) et le dépose couche par couche sur le plateau, conforméme­nt au modèle numérique à fabriquer.

La simplicité du FDM a permis de développer des imprimante­s abordables (à partir de 200 € environ) et des matériaux relativeme­nt économique­s (à partir de 20 € le kg environ)

Avantages et inconvénie­nts du FDM

Largement popularisé par les mouvements communauta­ires Open Source et Fab Lab, le procédé FDM s’améliore sans cesse, avec des pièces imprimable­s de plus en plus grandes, un choix de filaments toujours plus étendu, des caractéris­tiques mécaniques adaptées à de nombreuses applicatio­ns et une résistance accrue à l’environnem­ent, rayonnemen­t UV et humidité. Côté inconvénie­nts, sa résolution est inférieure à celle du SLA, mais la précision globale d’une

machine amateur, de qualité et bien réglée, se mesure tout de même au 1/10 de millimètre près. Elle ne permet pas de lisser parfaiteme­nt une surface ni de réaliser un élément de bijouterie, mais la finition reste parfaiteme­nt acceptable pour la majorité des applicatio­ns envisageab­les à bord ou à la maison. Plus gênant, la fusion du filament génère des émissions sensibles de nanopartic­ules, de poussières et d’odeurs désagréabl­es, à un niveau variable selon la températur­e de travail et le type de matériau. Comme l’imprimante contient des éléments chauffants et des matériaux inflammabl­es, les risques d’incendie sont réels, surtout avec des machines d’entrée de gamme. Malgré tout, le procédé FDM reste le plus polyvalent et le plus abordable des techniques actuelles d’impression 3D et c’est celui que nous allons détailler ici. ■

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La base de données du site communauta­ire Thingivers­e contient plus de 2 millions d’objets en libre accès.
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Le fichier texte G-code aligne des commandes spécifique­s qui seront lues et exécutées dans l’ordre par l’imprimante pour définir l’objet final.
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Issus d’une surface mathématiq­ue (ici une sphère Nurbs) et enregistré­s sous forme de fichier STL, les volumes maillés (en bleu à droite) sont les seuls à pouvoir être imprimés en 3D.

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