• Ulrich Kühne, ulrich.kuhne_at_telecom-paris.fr

L’arrivée des imprimantes 3D a permis la simplification du processus de prototypage pour les produits industriels. L’impression 3D permet aussi la réduction des coûts pour la fabrication de pièces qui ne sont pas destinées à la production de masse. Parallèlement, la Conception Assistée par Ordinateur (CAO, CAD en anglais) s’est démocratisée avec l’émergence de logiciels gratuits/open source et/ou de logiciels simplifiés destinés à des utilisateurs non spécialistes.

Le processus de création d’une pièce en impression 3D se sépare en 3 étapes :

• La conception

Il s’agit de créer le modèle 3D de la pièce à réaliser. Le fichier créé est vectoriel, il est donc modifiable ce qui permet d’itérer rapidement entre différentes phases de test.

• Le « slicing »

Un slicer est un programme qui permet de convertir un fichier 3D généré par le logiciel de CAO en instructions compréhensibles par l’imprimante (le Gcode). L’impression se faisant couche par couche, l’objet est sectionné en tranches. Pour chacune, le code dit où et à quelle vitesse déplacer la buse et quand déposer du plastique.

Les paramètres du slicing dépendent de l’imprimante mais aussi de la qualité d’impression souhaitée. On peut par exemple changer le taux de remplissage en plastique pour obtenir un objet plus robuste ou encore diminuer la taille des tranches pour obtenir une meilleure précision. Ces paramètres influencent grandement le temps d’impression.

• L’impression

Une fois le code généré, il peut être envoyé sur l’imprimante par connexion USB ou via une carte SD. Au préalable, l’imprimante doit être calibrée et réglée. La planéité du support et la distance entre la buse et la base doivent être précisément réglées. La surface doit être préparée pour maximiser l’adhésion du thermoplastique. La température de chauffe et le diamètre du filament plastique doivent être renseignés.

FreeCAD est un outil gratuit, open-source et très complet de CAO. De nombreux tutoriels sont disponibles sur internet. Le wiki de Freecad fournit les bases de l’utilisation du logiciel.

L’imprimante à disposition est une Ultimaker 2 permettant des impressions avec des couches jusqu’à 20 microns d’épaisseur. Cura, est un slicer gratuit et très simple d’utilisation. Un guide assez complet des solutions aux défauts possibles d’impression est disponible ici.

• Conception Assistée par Ordinateur : savoir concevoir et modifier un objet 3D réaliste pour l’impression 3D. Savoir intégrer des pièces mécaniques et associer plusieurs pièces imprimées.
• Slicing : savoir configurer l’étape de slicing en fonction du cahier des charges.
• Configuration et utilisation de l’imprimante: Connaître les principales étapes de configuration, d’utilisation et d’entretien de l’imprimante pour un usage autonome ainsi que les règles de sécurité.

• PAN1 :
  • Compréhension des étapes de l’impression 3D et de ses limitations.
  • Bases de CAO sur FreeCAD.
• PAN2 :
  • Savoir réaliser des formes complexes avec FreeCAD.
  • Savoir paramétrer le slicer (Cura).
  • Livrable: Génération d’un fichier 3D utilisant les principales fonctions à maîtriser.
• PAN3/4 :
  • Apprendre à surpasser les limitations de l’impression 3D par l’intégration des pièces non imprimées et/ou par combinaison de plusieurs pièces imprimées.
  • Livrable : Fabrication d’un objet composite.