Processus de fabrication, pourquoi l'impression 3D est-elle si simple ?

Si vous souhaitez vous aussi vous lancer dans votre première impression mais ne savez pas comment vous y prendre pour concevoir votre objet, alors cet article est fait pour vous !

On parle souvent des imprimantes, des matériaux et des choses incroyables que l'on peut réaliser avec, mais voyons un peu plus concrètement comment se passe la phase de conception d'une pièce en 3D - c'est à dire depuis votre idée de génie jusqu'à l'imprimante.

Vous l'aurez compris la fabrication additive consiste à imprimer couche par couche, étage par étage (c'est comme on veut), un objet qui est donc en quelque sorte "découpé en tranches". L'imprimante lit un document en 2D et l'imprime comme n'importe quelle imprimante de bureau - par contre disons qu'elle imprime des dizaines, voire des centaines de fois sur la même feuille ! Et ceci jusqu'à obtenir petit à petit le volume souhaité. Jusque là c'est plutôt simple non ? Oui, sauf qu'il y a quand même certaines contraintes à respecter si on ne veut pas se retrouver avec une tour de Pise par exemple...


Les étapes de conception d'une pièce en 3D pour l'impression :

Aïe aïe aïe la route est un peu longue il est vrai. En même temps au delà de la conception, je vous répondrai qu'il n'y a pas grand chose à faire ;)

Voyons comment ça se passe !


          1. Dessin/Design

Il s'agit de la phase de création pure, celle où vous n'avez qu'à vous laisser porter par vos désirs les plus fou, des montures de lunettes tendances pour certains, le nouveau bouton de la chasse d'eau pour d'autres..!


          2. Conception CAO (Conception Assistée par Ordinateur)

C'est ici que commençent les choses sérieuses. Vous allez devoir utiliser un logiciel pour concevoir votre pièce. On appelle cela des logiciels de CAO. Ils permettent de créer un fichier 3D représentant votre objet.
En pratique il s'agit d'agencer des formes géométriques proposées, des courbes, des cercles, des carrés, des volumes ou même de créer vos propres formes. 

Les logiciels dépendent bien évidemment de l'utilisation que vous voulez en faire - s'il s'agit de design pur, de conception mécanique, ..,  et si vous souhaitez disposer de fonctionnalités très précises ou plutôt simples. 

Pour ceux qui veulent s'essayer à moindre effort, je vous conseille le logiciel gratuit et en ligne tinkercad pour faire vos premiers pas et comprendre un peu le principe.

Voici une réalisation toute simple :

Evidemment il y a beaucoup plus complet comme logiciel, comme par exemple Solidworks et Catia en conception mécanique, ou Rhinocéros, Zbrush, Maya, ... pour du design - et les prix peuvent monter assez haut. Tout dépend de la précision souhaitée, de la qualité du maillage de la pièce, mais là je vous donne RDV sur le site des éditeurs.

Note : Les grandes familles de logiciels
Il existe principalement deux types de logiciels de conception, les logiciels surfaciques/Volumiques et les logiciels paramétriques. Les premiers sont plus dédiés au design car ils permettent facilement de concevoir des formes complexes de manière très libre. Les logiciels paramétriques sont davantage destinés à la conception de pièces fonctionnelles car vous concevez à partir de formes données, de côtes (=paramètres) précises ou même d'équations linéaires (!!!), ce qui donne un grande précision de conception.


          3. L'export en .STL

Aucune crainte, il n'y a rien de compliqué ici. Il s'agit simplement de faire en sorte que votre fichier corresponde au format 3D d'impression standard : le STL (Stereolithographie ou Standard Tasselation Language). Ce format contient une représentation de la surface de votre pièce/objet sous forme de triangles joints les uns aux autres. Pourquoi ? Ne me demander pas.. Toujours est-il que c'est le format d'export pour l'impression !

Attention ! Il faut que vous sachiez qu'il y a certaines règles à respecter dans la conception des pièces. Les surfaces doivent être fermées, sinon l'imprimante ne verra pas où se trouve le volume. Les surfaces doivent aussi être "orientées" afin que l'imprimante comprenne si le volume se trouve d'un côté ou de l'autre de la face. Si vous concevez avec des logiciels très simples je suis sûr que vos pièces seront conformes, mais les vérifications doivent être faites quand les conceptions deviennent plus complexes.

En général les logiciels font comme Word avec les fautes d'orthographe, il vous signale les erreurs.. mais pas toujours !

          4. La "sanitisation" et la préparation du fichier STL

Vous allez me dire que vous avez déjà "nettoyé" votre pièce, mais il y a en réalité d'autres étapes à réaliser pour que votre impression soit un succès.

En effet, votre pièce peut nécessiter ce que l'on appelle des "ponts". 


Si vous regardez bien ces images, vous voyez des tiges qui viennent en fait supporter le cheval et la sphère. Sans ces supports les pièces ne pourraient pas tenir pendant l'impression. 

C'est pourquoi il vous faut utiliser un logiciel de préparation. Il vous permetde positionner ces ponts. Et heureusement pour vous il vous propose les endroits où il faut les mettre ! Magics est le plus connu, mais les constructeurs d'imprimantes proposent en général le leur car il sera pré-réglé pour votre machine.

          5. L'export au format lisible par l'imprimante

Vous voici arrivé à la dernière étape, qui n'est pas la plus compliqué mais qui est tout à fait importante.

Il s'agit de définir trois paramètres : l'épaisseur de couche (ce qui donnera un effet "escalier" plus ou moins marqué), l'épaisseur des parois et le taux de remplissage. Ce dernier est particulièrement important dans le cadre des imprimantes 3D personnelles. Voici une explication en image :


Selon les propriétés mécaniques que vous voulez donner à votre pièce, il faut faire varier le taux de remplissage. Par exemple pour fabriquer une figurine, il n'est pas nécessaire de gaspiller du fil à remplir le volume à 100%. En revanche si vous imprimer un décapsuleur, il vaudrait mieux qu'il soit solide et donc "rempli de matière" pour ouvrir votre bière...

Enfin vous pouvez exporter le fichier, ce qu'on appelle le "slicing".
Cette opération peut normalement se faire grâce au logiciel du constructeur, comme MakerWare celui de MakerBot. Il y a aussi Sli3R ou KISSlicer.


Et voilà vous connaissez le process de fabrication d'un pièce en 3D ! Ces plutôt simple non ? En tous cas par rapport à un processus de fabrication classique, c'est BEAUCOUP plus simple.
A vos machines !


Si cela vous a plu n'hésitez pas à partager ou à laisser un commentaire, ca fait toujours plaisir !

A venir un article sur les traitements et finitions pour rendre vos créations encore plus belles :)