Semaine 5
Numérisation et impression 3D

Objectif

Travail de groupe :
Tester les règles de conception de votre (vos) imprimante(s) 3D
Documentez votre travail et expliquez quelles sont les limites de votre (vos) imprimante(s) (en groupe ou individuellement).
Documentez votre travail sur la page de travail du groupe et réfléchissez sur votre page individuelle à ce que vous avez appris.

Travaux individuels :
Concevoir et imprimer en 3D un objet (petit, quelques cm3, limité par le temps de l'imprimante) qui ne pourrait pas être facilement fabriqué de manière soustractive.
Numériser un objet en 3D, essayer de le préparer pour l'impression (et éventuellement l'imprimer).

Résultats de l'apprentissage

Identifier les avantages et les limites de l'impression 3D
Appliquer des méthodes de conception et des processus de production pour démontrer sa compréhension de l'impression 3D.
Démontrer comment la technologie de numérisation peut être utilisée pour numériser un ou des objets

Exemple de realisation

Lien vers la page de la mission du groupe
Expliquez ce que vous avez appris en testant les imprimantes 3D
Vous avez expliqué comment vous avez conçu et fabriqué votre objet et pourquoi il ne pouvait pas être facilement fabriqué de manière soustractive.
Vous avez expliqué comment vous avez scanné et préparé un objet (pour l'impression 3D).
Vous avez inclus vos fichiers de conception originaux pour l'impression 3D (à la fois CAO et format commun pour l'impression 3D).
Vous avez inclus vos photos de héros.

Groupe Assignment

Comparer les performances

Original Prusa i3 MK3S+ 3D printer

Volume de construction : 25×21×21 cm (9.84"×8.3"×8.3")
Hauteur de couche : 0.05 - 0.35 mm
Buse : 0.4mm par défaut, large gamme d'autres diamètres/buses pris en charge
Diamètre du filament : 1. 75 mm
Matériaux pris en charge : Large gamme de thermoplastiques, y compris PLA, PETG, ASA, ABS, PC (Polycarbonate), CPE, PVA/BVOH, PVB, HIPS, PP (Polypropylène), Flex, nGen, Nylon, Carbon filled, Woodfill et autres matériaux chargés.
Vitesse de déplacement maximale : 200+ mm/s
Température maximale de la buse : 300 °C / 572 °F
Température maximale du lit chauffant : 120 °C / 248 °F
ExtrudeuseDirect Drive, engrenages Bondtech, E3D V6 hotend
Surface d'impression : Tôles magnétiques amovibles(*) avec différentes finitions de surface, lit chauffant avec compensation des angles froids
Dimensions de l'imprimante (sans bobine) : 7 kg, 500×550×400 mm ; 19.6×21.6×15.7 in (X×Y×Z)

Je vais utiliser la Prusa MK3 pour faire quelques tests, afin de trouver ses limites. Pour ce faire, j'utiliserai deux fichiers différents.

Mais d'abord, qu'est-ce que l'impression 3D ?

L'impression 3D ou la fabrication additive est la construction d'un objet tridimensionnel à partir d'un modèle CAO ou d'un modèle numérique en 3D.Elle peut être réalisée par divers procédés dans lesquels des matériaux sont déposés, assemblés ou solidifiés sous le contrôle d'un ordinateur, les matériaux étant ajoutés les uns aux autres (tels que des plastiques, des liquides ou des grains de poudre fusionnés), généralement couche par couche.Dans les années 1980, les techniques d'impression 3D étaient considérées comme adaptées uniquement à la production de prototypes fonctionnels ou esthétiques, et un terme plus approprié à l'époque était celui de prototypage rapide. En 2019, la précision, la répétabilité et la gamme de matériaux de l'impression 3D ont augmenté au point que certains procédés d'impression 3D sont considérés comme viables en tant que technologie de production industrielle, le terme de fabrication additive pouvant être utilisé comme synonyme d'impression 3D. L'un des principaux avantages de l'impression 3D est la possibilité de produire des formes ou des géométries très complexes qu'il serait autrement impossible de construire à la main, notamment des pièces creuses ou des pièces dotées de structures internes en treillis pour réduire le poids. La modélisation par dépôt en fusion (FDM), qui utilise un filament continu d'un matériau thermoplastique, est le procédé d'impression 3D le plus répandu en 2020. source wikipedia

Test de tolérance

Je vais l'utiliser ce fichier pour savoir à quelle distance je peux imprimer les différentes parties sans les fusionner. Cette pièce est composée de 7 boutons avec différents espacements entre le bouton et le corps principal. Commençant à 0.4 mm pour finir à 0.1 mm.

3MF Files

Je l'imprime donc avec ces paramètres.

Après l'impression, je peux essayer de tourner les différents boutons. Dans mon cas, je peux tourner tous les boutons sauf celui de 0,1 mm. Le dernier bouton que je peux tourner est donc la tolérance de 0,15 mm, c'est ce que je devrais utiliser dans la conception lorsque j'imprime quelque chose avec cette imprimante.

General Test

Pour le deuxième test, j'utiliserai ces fichiers, avec un grand nombre de tests différents comme :
Pont
Surplomb
Calibration de l'axe
Texte
Piliers

STL Files

Toutes ces informations donnent des indications sur les paramètres à utiliser.
Si je prends le surplomb, si nous regardons en dessous après l'impression, nous pouvons voir quand l'impression commence à être mauvaise.

Ici on voit sur la photo que l'impression commence à être mauvaise sur les 2 dernières sections qui correspondent à un surplomb de 70° et 80°. Ainsi je sais que je dois mettre un support lorsque j'imprime avec une pièce avec ces angles.

Travail individuel

Ici, je n'ai pas besoin de redessiner quelque chose, je vais utiliser les fichiers CAO de mon projet final que j'ai utilisé durant la semaine 2.
Je vais simplement modifier certaines dimensions en fonction du résultat de l'impression test que je viens de réaliser précédemment

Re-conception avec le bon ajustement

La première chose que je peux faire est d'adapter la taille de l'épingle que j'ai dans mon projet pour qu'elle soit imprimable. Au début, elle avait un diamètre de 1 mm, mais elle est trop petite pour être assez solide pour le projet final.
Je passe donc à un diamètre de 5 mm pour l'épingle.

J'ajoute également une conception paramétrique pour ces valeurs, de manière à pouvoir les modifier très facilement à chaque endroit où j'ai besoin d'une broche. J'ai ajouté la valeur d'ajustement, cette valeur est le résultat du test que j'ai fait avec l'impression de tolérance. Le résultat est de 0.15 mm, c'est le jeu dont j'ai besoin pour avoir un bon ajustement entre les deux pièces.

Ma goupille sera donc de 5 mm + (- 0,15) mm pour avoir un bon ajustement.

Imprimez-le

Dans Fusion 360, le logiciel que j'utilise ici, nous pouvons exporter directement notre dessin ou seulement une partie de celui-ci.
Cet outil peut exporter dans le format voulu la partie que vous avez choisie.

Ensuite, n'importe quel slicer peut l'ouvrir et l'utiliser pour l'imprimer.

Qu'est-ce qu'une trancheuse (slicer) ?

Une fois terminé, le fichier STL doit être traité par un logiciel appelé "slicer", qui convertit le modèle en une série de fines couches et produit un fichier G-code contenant des instructions adaptées à un type spécifique d'imprimante 3D (imprimantes FDM). Ce fichier G-code peut ensuite être imprimé à l'aide d'un logiciel client d'impression 3D (qui charge le G-code et l'utilise pour donner des instructions à l'imprimante 3D pendant le processus d'impression 3D). source Wikipedia

Pour imprimer, nous devons ouvrir le fichier avec un Slicer, ici nous utiliserons Prusa Slicer
Il s'agit d'un logiciel libre et gratuit conçu par Prusa pour utiliser l'imprimante 3D.

Le logiciel ressemble à ceci, pour imprimer vous devez suivre ce chemin.

1, Importer les fichiers

Vous devez ouvrir le ou les fichiers que vous souhaitez imprimer, pour cela vous pouvez cliquer sur cette icône
pour ouvrir l'explorateur de fichiers et sélectionner les fichiers souhaités.

2,Modify It

Déplacer

Lorsque votre fichier, STL ou 3MF, est placé, vous pouvez le déplacer et le placer où vous le souhaitez ou le modifier à l'aide de ces outils.

Le mettre à l'échelle

Le faire pivoter

Mettez-le à plat

Coupez-la

Placer le support

Fonctionnalité avancée

3, Mise en place de la machine

Après les fichiers, vous devez configurer la machine, car chaque imprimante 3D a des spécifications différentes, comme la taille du lit, la buse, le filament que l'on utilise.

Pour ce faire, vous devez définir :

Le paramètre d'impression, la qualité que vous souhaitez pour votre impression. Plus la valeur est basse, plus l'impression est détaillée, mais plus elle est longue.

Le filament, comme pour la découpeuse laser, chaque matériau a des propriétés différentes et doit être utilisé différemment.

L'imprimante, pour savoir quelle est la taille du volume d'impression, et d'autres caractéristiques.

4, Tranchez-le !

Une fois que vous avez fini de régler les différents paramètres, vous pouvez découper, vous lancez le programme qui transformera le fichier STL en code G. Vous pouvez visualiser le code G dans le slicer pour vous assurer que tout va bien.
Vous pouvez visualiser le code G dans la trancheuse pour vous assurer qu'il est correct.

Vous pouvez également vérifier le temps d'impression après le découpage, et la quantité de filament dont vous avez besoin.
Quand tout va bien, vous pouvez exporter le code G et lancer l'impression.

Sur l'imprimante

Après avoir enregistré le code G sur une carte SD, je peux l'insérer dans l'imprimante.

Je peux tourner le bouton et appuyer dessus pour sélectionner le fichier.

Comme j'ai une unité multi-matériaux (MMU), un dispositif qui peut changer de filament pendant l'impression, je dois sélectionner le filament que je veux.

Ensuite, l'impression se réchauffe à 60°C pour le lit et à 230°C pour la buse et démarre l'impression lorsqu'elle est atteinte.

Happy printing.

More Help here

The result

Après l'impression, je peux assembler chaque pièce, en particulier la goupille s'insère dans le trou, et le joint peut tourner librement.
Je considère que c'est un succès, je peux donc imprimer d'autres pièces et assembler le tout.

Le potentiel de la fabrication additive

La conception précédente pouvait être réalisée par une machine de fabrication traditionnelle, ici nous avons besoin d'utiliser la possibilité de la fabrication additive. Il faut donc changer le design pour que le joint soit caché à l'intérieur de la pièce et imprimer le tout en une seule fois.

Dans le dessin, le corps (en vert) passe à travers la jambe (en rouge). On ne peut pas faire ça avec une CNC ou à la main avec des outils mécaniques. Seule la construction additive peut le faire.

Je vais donc imprimer cette piece a plat pour avoir une base solide et stable, j'ai mis un peut de support car il y a un petit decrochage que je dois combler, sinon l'impression ne vas pas bien sortir

Apres l'impression, je retir les supports et la magie opère , les pieces bougent comme souhaitées. le tout sans assemblage.

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