Impression 3D
Deux mots d'intro
Force est de constater que nous utilisons de plus en plus l'impression 3D pour mener à bien nos projets. Autant créer une rubrique pour en parler, exposer les designs. Parfois ce sont de tous petits objets bien utiles, parfois des pièces de réparation et parfois tout simplement une enceinte !
On commence fort avec la présentation de la Spirula, un modèle d'enceinte dont la "caisse" est imprimée en 3D.
Impression 3D
L'impression 3D a beaucoup progressé en moins de deux décennies. En 2005 alors que l'impression 3D était inaccessibles pour le particulier, Adryan Bowyer fonde à l'université de Bath en Angleterre le projet Open Source RepRap.
Petite digression pour indiquer que Open source c'est en gros le contraire d'Apple et de Facebook, les gens collaborent entre eux, c'est gratuit et les produits sont utilisables et ne volent pas de l'information à l'utilisateur en les prenant pour des cons.
L'idée initiale était de fabriquer une imprimante offrant la possibilité de s'auto-répliquer. Depuis, les clones et les évolutions de ce design initial se sont multipliés.
L'une des plus belles réussites est celle de Joseph Prusa, de Tchéquie. Cet ingénieur a créé une entreprise permettant de fabriquer des imprimantes sur le modèle initial RepRap avec la Prusa i3 première du nom 2012, en conservant le principe de l'Open Source. En disposant des plans de l'imprimante et du code du logiciel interne en Open Source, des milliers de personnes ont pu contribuer à l'amélioration de la Prusa ce qui en fait vraiment le meilleur modèle dans sa catégorie.
Petite digression pour indiquer qu'en gros l'Open Source c'est exactement le contraire du scandale de Facebook et de Cambridge Analytica dont je vous propose la lecture.
En 2016 la Prusa i3 était l'imprimante la plus vendue dans le monde (vive l'Open Source). Bien entendu les chinois savent lire et comme la Prusa est en Open Source ils ont commencé à réaliser des produits s'inspirant le modèle Prusa, améliorant petit à petit la qualité de leurs créations.
En 2020 le marché pour le particulier est composé :
- des imprimantes Prusa à partir de 800€ de très grande qualité, avec des fonctionnalités très avancées
- des imprimantes chinoises à partir de 150€ qui sont souvent très recommandables : Ender 3 à -200€, Alfawise U20 One à 250€ etc...
Un facteur "limitant" est celui de la taille du plateau d'impression, qui dans les premiers prix est autour de 200x200. Dans certains cas on peut découper le design en pièces plus petites, mais dans d'autres cas ce n'est pas possible ou l'assurance d'une baisse de qualité mécanique. Aujourd'hui une Alfawise U20 One propose pour 250€ un plateau de 300*300. Les tarifs montent vite ensuite avec du 500*500 autour de 1000€ !
FDM ou à résine
Il existe deux types d'imprimantes pour le particulier. Le modèle le plus utilisé est l'imprimante "cartésienne" ou FDM, qui utilise un système XYZ avec une buse qui dépose du filament fondu. La taille du plateau est souvent autour de 220*220*300mm.
Les imprimantes à résine utilisent un DLP pour insoler une résine. Les pièces fabriquées sont d'une très grande précision, mais plus petites qu'une imprimante FDM, par exemple 60*120*180. Le post-traitement est important - il faut nettoyer la pièce après impression - et la chimie en oeuvre nécessite une ventilation, pour ne pas dire que c'est assez pourri : on ne fait pas ça dans la chambre ou le salon !
Dans notre cas d'usage nous utilisons uniquement des imprimantes FDM (Ender 3, Alfawise U20 One et à l'occasion peut être une Prusa).
Consommables
Les imprimantes 3D impriment essentiellement du "PLA" qui est un plastique mélangé à de l'amidon de maïs. Aujourd'hui le PLA existe dans des dizaines de "saveurs" différentes... Toutes les couleurs existent (chez Fillamentum) comme vous pouvez le constater. Il existe aussi toutes sortes d'enrichissements du PLA pour obtenir des propriétés différentes et même parfois magnétique, électrique (chez fillament2print) ou antibactérien !
Pas que la couleur, le métal aussi ! Par exemple le filament de Virtual Foundery contient 80/90% de métal, acier trempé, bronze, cuivre...
Le processus consiste ensuite à se débarrasser du PLA en cuisant au four.
On trouve aussi du filament "Wood" enrichi en bois qui va donner l'impression d'un objet en bois...
Et l'on peut aussi trouver du filament enrichi en céramique ! Dans les trucs exotiques et rigolos on a aussi des filaments "glow in the dark" qui brillent la nuit !
Logiciels
Pour imprimer quelque chose, il faut deux types de logiciels :
- de quoi faire le design des pièces, par exemple Fusion 360 (qui est "gratuit" sous certaines conditions)
- de quoi prendre le fichier du logiciel de design et le transformer en ordres pour l'imprimante 3D, par exemple Cura (qui est gratuit)
Modèles de design
Il est inutile de savoir désigner a priori. Des millions de modèles de pièces déjà existantes sont disponibles, et la plupart du temps elles sont gratuites, comme par exemple ce que propose Thingiverse ou Cults3D. On peut les télécharger et les imprimer... Il existe aussi un moteur de recherches qui se nomme Yeggi.
Petit mot pour conclure la présentation
L'impression 3D est une source "d'amusements" sans fin. Disposer de l'outil c'est avoir un monde de possibilités dans les mains. Il ne faut pas perdre de vue toutefois que nous n'en somme qu'au début et que certains points sont à prendre en compte :
- l'impression 3D c'est long ! selon l'objet, en technologie FDM cela peut prendre des heures voir des jours
- la maintenance est requise parce que ça frotte, ça force, il y a des contraintes mécaniques... Il faut passer un peu de temps à maintenir son outil et anticiper les pannes
- avec de grande communauté autour des produits, il y a toujours des améliorations proposées quelque part : il faut réaliser un peu de veille et consacrer un peu de temps à améliorer on outil.
L'avantage c'est le tarif, rien n'est très cher. Par exemple un lot de buse coûte une dizaine d'euros, donc on peut bien détruire la buse en laiton en imprimant des pièces en métal, on pourra la changer ensuite.
En conclusion, il ne faut pas s'attendre au même fonctionnement qu'une voiture de location : on tourne la clé et on roule ! Non, là il faut prévoir du temps à passer dessus. Mais le retour sur investissement est formidable !