- 02.21.17.75.78
- [email protected]
L'impression 3D, autrefois perçue comme un domaine complexe nécessitant des compétences pointues en modélisation 3D, électronique et programmation, est devenue plus accessible. Ce guide explore les bases de l'impression 3D, le fonctionnement des machines, et les étapes nécessaires pour imprimer vos propres créations.
L’impression 3D est une technologie disruptive en phase de bouleverser les choses. Beaucoup la considèrent déjà comme la 4ème révolution industrielle tant cette technologie disruptive a le pouvoir de bouleverser la façon de produire. L’impression 3D n’est pas nouvelle, mais elle devient aujourd’hui accessible financièrement et techniquement au plus grand nombre. Dans un monde où nos besoins se font de plus en plus spécifiques, un monde dans lequel la réactivité et l’adaptabilité est clef, et dans lequel le tout personnalisé est une tendance croissante forte, l’impression 3D est une technologie en passe de devenir incontournable pour tous, et indispensable dans le monde professionnel.
L’impression 3D permet de réaliser en 3 dimensions tous les objets que vous souhaitez, presque aussi simplement que vous imprimez en « 2D » sur votre imprimante papier de bureau… Vous fournissez le fichier à imprimer (un modèle 3D téléchargé, ou de votre création), vous effectuez quelques réglages, et vous lancez l’impression !
Dans un premier temps vous devez fournir un modèle (fichier STL par exemple) à votre imprimante afin qu’elle sache ce qu’elle doit imprimer. Une fois le fichier contenant le modèle envoyé à votre imprimante 3D, la deuxième étape consiste à insérer le filament 3D de matériau dans la tête d’impression (appelée extrudeuse). Ce filament sera ensuite chauffé et déposé sur le plateau d’impression en une succession de couches horizontales de plastique à la manière d’un mille-feuille, une impression 3D est donc une succession de centaines de (très) fines couches de matériau les unes sur les autres.
Grosso modo, pour schématiser, on part d’un modèle 3D au format STL que l’on a téléchargé ou que l’on a créé soit même. On importe ce modèle dans le logiciel “slicer” qui va le découper en couches et générer un fichier GCODE qui décrit le chemin que la buse parcourra pour chaque couche et le débit de filament associé. On charge ce fichier dans l’imprimante qui va suivre les instructions, couche par couche, sans se poser de questions.
Le processus de fabrication additive par dépôt de filament fondu est l'aboutissement d'une succession d'étapes, du tranchage de l'objet aux déplacements des axes en passant par la ventilation de l'objet.
On rencontre ensuite deux types d'alimentation qui se différencient par le positionnement du moteur extrudeur. Si le moteur est situé au-dessus de la buse en mouvement on parle d'extrusion directe ou direct drive en anglais. Comme dit précédemment, avec ce système d'entrainement, on trouve le moteur extrudeur fixé sur le châssis, déporté vis-à-vis de la tête chauffante. Un tube assure l'acheminement du filament jusqu'à la tête chauffante.
Pourquoi parle-t-on de système bowden ? On doit ce nom à son inventeur, Franck Bowden, qui mit au point un système de transmission souple de câble de frein de vélos. Nos vélos modernes en sont toujours équipés ! L'idée est simple mais efficace : une gaine, aux extrémités fixées fermement sur le châssis, permet la transmission du mouvement du câble de frein tiré par la poignée, jusqu'aux patins de frein. Le principe est le même sur nos imprimantes 3D. Le tube bowden ne transmet pas un mouvement mécanique mais le filament. Pourquoi un tel système ? Tout simplement car comme le moteur extrudeur est déporté de la tête chauffante il est indispensable de guider le filament jusqu'à la tête chauffante. Une poussée de 1 mm au niveau du moteur extrudeur doit être très précisément retrouvée au niveau de la tête chauffante.
Le tube bowden est généralement un tube PTFE afin de réduire les frictions et donc assurer un acheminement plus fluide du filament. Du point de vue des avantages, on note une nette diminution du poids de la tête d'impression, le moteur extrudeur ne s'y trouvant pas. A la masse réduite, s'ajoute de fait une réduction de l'encombrement. C'est notamment pour cela que les imprimantes 3D de type Delta sont très majoritairement en montage bowden et non direct.
Le principal inconvénient se situe dans le faible niveau d'acceptation des machines bowden pour les filaments TPU ou TPC. En effet, par définition les filaments flexibles sont souples. Cette souplesse est à l'origine du tassement du filament souple dans le tube bowden. Cela se traduit par des défauts d'extrusion. Pour contrer cela il est possible de réduire drastiquement la vitesse d'impression. Les filaments semi-flexibles seront davantage permissifs. Mais ne comptez pas imprimer du filament très flexible en système bowden.
Cette configuration implique que le moteur extrudeur soit en mouvement. A minima, dans le cas d'un plateau en mouvement sur l'axe Y, le moteur extrudeur est mis en mouvement sur l'axe X. C'est cette configuration que l'on retrouve sur la très célèbre Prusa MK3. L'intérêt principal de ce type de système réside dans sa capacité à accepter une plus large gamme de filaments, notamment les matériaux flexibles.
Du côté des inconvénients, l'extrusion directe est synonyme d'un chariot X plus lourd. La présence du moteur pas-à-pas NEMA juste au-dessus de la tête chauffante implique la mise en mouvement d'une masse plus importante. Il est ainsi plus difficile d'atteindre des vitesses d'impression très élevées sans perdre en précision. En extrusion directe, le moteur extrudeur "tire" directement sur le filament de la bobine. En soit il n'y a pas besoin de guide du filament. Ceci étant lors des mouvements de la tête d'impression, le moteur tire parfois rapidement et fermement sur le filament. Ceci provoque une rotation brusque et rapide la bobine, celle-ci pouvant même prendre de "l'élan". Aussi il est possible de disposer un tube PTFE entre la bobine et la tête d'impression en tenant compte de la course maximale possible de la tête, bien entendu. Dans cette configuration, la distance maximale de fil nécessaire pour les mouvements de la tête est déjà tirée. Quelque soit la vitesse de déplacement de la tête d'impression, la bobine ne "s'emballera" pas.
Quel type de montage et donc de machine est le meilleur ? Comme toujours, c'est une question de compromis. Comme nous l'avons vu chaque système présente ses avantages et ses inconvénients.
De nombreux composants d'imprimantes 3D sont disponibles en deux versions : 12 V et 24 V, tout comme les imprimantes 3D elles-mêmes. Cette caractéristique doit être prise en compte lors de toute mise à niveau de l'imprimante 3D, comme le remplacement des extrudeurs, des hotends ou de tout autre composant. 12 V et 24 V sont des tensions, et elles sont les plus courantes dans ces deux options. Plus précisément, ce sont des tensions de sortie et elles sont liées à l'alimentation électrique (PSU) de l'imprimante 3D.
Une alimentation est un dispositif dont la tâche est de fournir de l'énergie électrique à une charge électrique, un dispositif qui prend le courant électrique et le transforme en d'autres formes d'énergie comme la chaleur ou la lumière. Dans les imprimantes 3D, le bloc d'alimentation alimente tous les composants essentiels tels que les ventilateurs, le lit chauffant ou le bloc chauffant.
Image 1 : La spécification de la tension de sortie sur un stepper driver.
Un PSU reçoit 110 à 240 V de la prise et, à l'aide d'un transformateur, le convertit en 12 à 24 V, une tension plus adaptée aux appareils.
Image 2 : Ports d'entrée CA et de sortie CC sur un PSU.
La tension de sortie : cette valeur spécifie la tension du courant continu que le bloc d'alimentation peut fournir après avoir converti le courant alternatif. Cette valeur varie d'un bloc d'alimentation à l'autre, mais un bloc d'alimentation ne peut supporter qu'une seule tension spécifique : 12 V ou 24 V. C'est un élément crucial, car les composants d'une imprimante 3D sont également prévus pour une tension spécifique et doivent correspondre à la tension de sortie du bloc d'alimentation.
L'utilisation d'un composant 12 V avec un appareil 24 V fera fonctionner le composant à une vitesse deux fois supérieure à celle pour laquelle il a été conçu, ce qui peut entraîner une surchauffe, de la fumée, une brûlure de la carte mère, voire une explosion ou un incendie. Un autre problème se pose en cas de court-circuit. Le bloc d'alimentation pourrait décharger tout cet excès de puissance dans le composant, causant des dommages. Cela peut arriver avec n'importe quel bloc d'alimentation, mais avec un bloc d'alimentation de faible puissance (12 V), moins d'énergie sera déchargée dans le composant connecté qu'avec un bloc d'alimentation 24 V. Il est conseillé d'utiliser un convertisseur DC-DC pour faire chuter la tension de 24 V à 12 V afin d'éviter cela.
À l'inverse, l'utilisation de composants de 24 V avec une imprimante 3D de 12 V entraînera un échec des performances puisque les composants ne recevront pas suffisamment de tension pour fonctionner.
Le courant de sortie (ampérage) : il s'agit du nombre d'ampères le plus élevé que le bloc d'alimentation peut fournir. Dans le cas du bloc d'alimentation de l'image ci-dessus, cette valeur est de 30 A.
La puissance totale en watts : cette valeur indique la puissance par seconde que le PSU peut fournir. Elle est calculée en multipliant la tension de sortie et le courant de sortie (ampérage).
L'objectif du bloc d'alimentation est principalement de recevoir, convertir et fournir de l'énergie, mais il a également d'autres tâches à accomplir.
En ce qui concerne le choix d'un nouveau bloc d'alimentation pour une imprimante 3D, il y a certains facteurs à prendre en compte. Un bloc d'alimentation de 24 V nécessite environ deux fois moins de câblage qu'un bloc d'alimentation de 12 V. La raison en est que plus la tension est élevée, moins le courant circule dans le bloc d'alimentation (pour obtenir la même puissance, la moitié du courant est nécessaire), ce qui permet de réduire la taille des fils.
Image 3 : Un fil de 12 V (en haut) et un fil de 24 V (en bas).
En ce qui concerne les blocs d'alimentation 12 V, ils sont utiles pour faire fonctionner des appareils directement à partir de batteries.
Lors de l'achat d'une imprimante 3D, qu'elle soit neuve ou d'occasion, l'utilisateur doit s'assurer de connaître la tension d'alimentation réelle de l'imprimante 3D. Parfois, l'inspection de la fiche technique ne suffit pas, car le PSU peut avoir été modifié par le fabricant et la fiche technique n'a pas été mise à jour. En ce qui concerne les imprimantes 3D d'occasion, l'ancien propriétaire peut avoir modifié le bloc d'alimentation sans le faire savoir. Par conséquent, il est préférable de toujours vérifier le bloc d'alimentation de l'imprimante 3D directement sur l'imprimante avant d'acheter ou d'installer des composants de mise à niveau.
Le bloc d'alimentation est généralement une grande boîte rectangulaire argentée.
Image 4 : De gauche à droite, le bloc d'alimentation d'une imprimante 3D Creality CR-10 V3, Anycubic Vyper et Artillery Genius.
Image 5 : La spécification de la tension de sortie sur un PSU.
Si le bloc d'alimentation ne comporte aucune information sur la tension de sortie, celle-ci peut être vérifiée à l'aide d'un voltmètre ou d'un multimètre. Il faut garder à l'esprit que les équipements électroniques doivent toujours être manipulés avec le plus grand soin et en prenant des mesures de sécurité.
Avant de toucher le bloc d'alimentation ou de débrancher des fils, l'imprimante doit être débranchée de la prise. S'il n'y a pas de mesures de sécurité ESD en place, comme un tapis de mise à la terre, la mise à la terre peut se faire en touchant tout ce qui est métallique, par exemple un radiateur. Ensuite, après 30 secondes, le bloc d'alimentation de l'imprimante 3D peut être touché en toute sécurité. Il est crucial de veiller à éviter les événements ESD à proximité de l'imprimante 3D. Même si aucune décharge n'est ressentie, elle peut endommager les composants électroniques de l'imprimante.
La troisième étape consiste à vérifier la tension dans toutes les bornes de sortie, en faisant très attention à ne pas toucher ou court-circuiter les bornes d'alimentation CA d'entrée. La lecture sur le voltmètre doit être presque identique à la tension de sortie indiquée.
Il est essentiel de connaître la tension de sortie du bloc d'alimentation et de l'imprimante 3D pour choisir correctement les composants de l'imprimante et éviter les conséquences dangereuses d'une alimentation insuffisante ou excessive des composants et de l'imprimante 3D.
Maintenant que vous en connaissez un rayon sur les méthodes utilisées par les imprimantes 3D pour créer des objets solides, vous vous demandez peut-être quels sont les matériaux d'impression 3D les plus courants. Autrement dit, ce qui peut faire office d’« encre » dans une imprimante 3D. Voici un bref aperçu des matériaux d'impression 3D les plus fréquemment employés par différentes technologies d'impression 3D.
L’utilisation et le fonctionnement d’une imprimante 3D ne sont pas à la portée de tous. Aujourd’hui, nous avons décidé de vous aider dans l’utilisation de cette machine révolutionnaire. Comment commencer ? A quoi devez-vous faire attention ?
Pour vous aider dans votre recherche, nous avons rassemblé pour vous des sites web répertoriant des fichiers STL (créations prêtes à imprimer) ainsi que des logiciels de conception 3D pour les plus imaginatifs.
Il existe des banques de données gratuites et payantes de modèles 3D. Nous vous proposons ici 3 d’entre-elles, parmi les plus grandes et populaires.
Avec une imprimante 3D d'entrée de gamme et des modèles STL prêts à l'emploi, il est possible de réaliser des pièces utiles. La maîtrise d'un logiciel de CAO est un atout pour des projets plus complexes et personnalisés. L'impression 3D est un domaine accessible mais qui demande de l'expertise pour être maîtrisé pleinement, offrant satisfaction quel que soit le niveau de compétence.
tags: #alimentation #imprimante #3d #fonctionnement
Vrac zéro déchet et Primeurs de saison au plus proche de chez vous à Thorigné-Fouillard près de rennes en Ille et Vilaine 32
© 2021 - Du bocal à l'assiette - Tous droits réservés / création web : 6cyic
