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Transcript

Impression et prototypage 3D

Arnaud COUTU, Maxime DENIS

Objectifs

  • Comprendre les possibilités et les limites des différentes technologies d'impression 3D
  • Apprendre à réaliser un design 3D en utilisant les logiciels adaptés
  • Apprendre à imprimer en 3D avec différentes technologies
  • Comprendre le rôle de l'impression 3D dans l'industrie, la recherche et l'enseignement

Sommaire

  • Introduction générale
  • Méthodes d'impression existantes, utilisation et limites
  • Protocole de fonctionnement
  • Fonctionnement de l'imprimante Form3L
  • Lancement d'une impression

Pourquoi utiliser une imprimante 3D ?

  • Construire un prototype
  • Communiquer efficacement
  • Réaliser des essais non destructifs
  • Miniaturiser pour partager ou représenter

Origine de l'impression

Évolution de l'impression

Presse mécanique à caractère alphabétique mobile métallique

1450

Imprimante laser

1976

Imprimante 3D

1988

Méthodes de conception

Impressions 3D

Extrusion

Les FabLabs et Makerspaces

  • FabLab: Fabrication Laboratory
  • Origine: fin des années 90, MIT

"How to make (almost) everything", Neil Gershenfeld
  • Démocratiser la conception et le prototypage
  • Pour les entrepreneurs, étudiants et passionnés

  • Collaboratif
  • Partage de savoir / documentation
  • Accessibilité

Learn, Make, Share

  • 200 Fablabs (France) 1700 (monde)
  • 4500 Makerspace

Charte des Fablabs

Les FabLabs et Makerspaces

et la recherche ?

Sensation futuriste, Bio-Impression 3D

Premier coeur imprimé en 3D à partir de tissus humains

2019

et bien d'autres :

  • Construction de prothèses
  • Production d'os artificiels
  • Construction de maisons
  • Construction de base lunaire
  • etc...

Impression 3D et greffe d'une oreille

2016

Bibliothèques de modèles 3D

Format de fichiers : stl, obj, STEP

Types d'imprimantes

L'explosion de l'impression 3D

évolution du marché de l'impression 3D

Les différentes méthodes d'impression 3D

Dépôt de filament (FDM)

Stéréolithographie (SLA)

Frittage laser sélectif (SLS)

Comparaison des différentes solutions

Le dépôt de filament

  • En anglais: Fused Deposition Modeling (FDM)
  • Principe: un filament thermoplastique est fondu puis déposé couche après couche
  • avantage: matériel peu cher, idéal pour du prototypage rapide et preuve de concept
  • inconvénient: faible précision, les propriétés des matériaux peuvent être limitantes
  • matériau le plus répendu: acide polylactique (PLA)
  • les imprimantes pro les plus répendues: Ultimaker et Prusa

Le dépôt de filament

La stéréolithographie

  • En anglais: Stereolithography (SLA)
  • Principe: un laser durcit de la résine photopolymérisable couche après couche
  • avantage: très polyvalent, haute précision et propriété des matériaux intérressantes
  • inconvénient: matériau coûteux, beaucoup de supports, protocole de post-traitement fastidieux
  • idéal pour le prototypage fonctionnel, la création de moules et d'outils
  • les imprimantes pro les plus répendues: Formlabs

La stéréolithographie

Le frittage laser

  • En anglais: Selective Laser Sintering (SLS)
  • Principe: un laser fusionne une poudre de polymères
  • avantage: rapide, aucun support, haute précision, structure isotrope
  • inconvénient: poudre très volatile, matériel coûteux, pièces poreuses et friables, matériaux limités
  • idéal pour le maquettisme
  • Matériau essentiel: Nylon, plastique elastomère
  • les imprimantes pro les plus répendues: Formlabs

Le frittage laser

Protocole d'impression

Preprocessing

Printing

Post-processing

  • Conception 3D
  • Choix du matériau
  • Préparation de l'impression

  • Retrait de la pièce
  • Nettoyage
  • Traitement de la pièce
  • Retrait des supports
  • Finishing

Application à la Form3L (SLA)

  • Preprocessing:
    • Conception de la pièce en 3D sur un logiciel dédié (CATIA, AutoCAD, Fusion360, FreeCAD etc.)
    • Préparer l'imprimante: vérifier les niveaux de résine, l'état du tank, le niveau etc.
    • Extraction de la pièce au format .stl, .obj ou .step dans un slicer adapté (Preform)

  • Impression: vérifier l'état de l'impression et le niveau de résine restante

  • Post-processing:
    • Extraction de la pièce du plateau
    • Nettoyage du plateau avec de l'alcool isopropylique
    • Trempage et nettoyage de la pièce dans de l'alcool isopropylique
    • Séchage de la pièce et traitement UV
    • Retrait des supports


Préparation de l'imprimante

Réglage du niveau

Tank

Cartouches de résine


Paroi anti-UV

Antenne Wi-Fi

Utilisation de Preform

  • Ouvrir Preform

  • Sélectionner l'imprimante connectée
  • Déterminer l'épaisseur de couche
  • Vérifier que la résine est celle utilisée
  • Valider avec "appliquer"



  • Fichier > Ouvrir > le fichier .stl choisi


Utilisation de Preform

  • Cliquer sur "impression en un clic"

  • Si besoin, vérifier les paramètres d'impression:

    • Orientation
    • Dimensions
    • Orientation
    • Supports
    • Agencement

  • Vérifier l'imprimabilité et le détail d'impression de la pièce
  • Si trop long, modifier la précision

  • Vérifier que le volume de résine est supérieur au volume d'impression

  • Si tout est ok, lancer l'impression !

Post-processing

  • Une fois l'impression terminée, ne pas trop tarder pour s'en occuper: la résine polymérise malgré l'écran anti-UV, donc risque de dégrader le plateau d'impression...
  • Retirer le plateau de l'imprimante, le suspendre au besoin sur la poignée adaptée le temps d'écouler la résine en excédent
  • Extraire la pièce à l'aide des outils fournis
  • Mettre la pièce dans le Finishing kit ou la Form Wash L pour nettoyage à l'alcool isopropylique ou TPM pendant 30 min à 60 min
  • Sécher la pièce et réaliser le traitement aux UV si nécéssaire avec les paramètres reommandés dans la BB cure XL ou la Form Cure L
  • Retirer les supports à la pince coupante, poncer au papier abrasif ou à la ponceuse au besoin


Post-processing

Post-processing

Application

  • Preprocessing:
    • Trouver une pièce 3D sur une bibliothèque dédiée
    • Ouvrir le fichier sur un logiciel de conception 3D et réaliser une modification utile
    • Sauvegarder le fichier 3D au format .stl
    • Préparer l'imprimante à l'impression
    • Ouvrir le fichier .stl sur Preform et préparer l'impression

  • Impression: lancer l'impression

  • Post-processing:
    • Extraire la pièce du plateau
    • Nettoyer le plateau avec de l'alcool isopropylique
    • Tremper et nettoyer la pièce dans de l'alcool isopropylique
    • Sécher la pièce et la traiter aux UV
    • Retirer les supports