Préparation du modèle pour l'impression

Introduction

Le modèle réalisé doit être converti en langage GCODE. Pour cela, plusieurs étapes sont nécessaires. La première est de convertir le fichier support.ipt en support .stl .

L'extension stl est une extension standard d'échange de fichier 3D entre divers logiciels, signifiant stéréolithographie, procédé d'impression 3D ayant vu le jour dans les années 80!

Nous allons donc convertir notre modèle.

Sélectionner Fichier/Exporter/format CAO, puis dans types choisir l'extension stl. Ne validez pas immédiatement.

La conversion ipt/stl peut poser problème suivant la géométrie initiale, la manière dont a été construite la pièce, l'algorithme de conversion du logiciel, etc. C'est pourquoi il est vivement conseillé de visualiser le fichier stl avant de l'enregistrer.

Cliquer sur "Aperçu".

Une nouvelle fenêtre s'ouvre, avec dans la partie supérieure, plusieurs menus et options:

inv54

Cliquer sur options et à l'ouverture de la fenêtre, choisir résolution élevée, cliquer sur OK puis sur le bouton Fermer. Enregistrer le fichier ainsi créé.

Nous allons maintenant pouvoir préparer notre fichier pour l'impression 3D.

Sur le bureau, double cliquer sur l'icône de Voxelizer: vox1

A l'ouverture, la fenêtre suivante apparaît:

vox2

Le plateau gris représente le lit de l'imprimante 3D.

Avant de commencer, cliquer sur l'icône vox3 et choisir l'imprimante Zmorph 2 (choix du milieu).

Les contrôles utiles sont les suivants:

Maintenir le bouton gauche dans la fenêtre permet de faire pivoter la vue
La molette de la souris permet de zoomer/dézoomer
Maintenir le bouton droit dans la fenêtre permet de faire "translater" la vue

Cliquer sur File/3d model (stl) et ouvrir le fichier stl:

vox4

La fenêtre suivante devrait apparaître:

vox5

Vous pouvez déplacer la pièce sur le lit en cliquant gauche dessus, et en maintenant le bouton, puis en déplaçant la pièce. Le plus simple est de la centrer sur le lit en cliquant sur "center mesh".

Avant de commencer à rentrer dans les détails, créons un projet.

Aller sur file/save project et sauvegarder votre projet en donnant pour nom (par exemple) support_simple.vox

Nous pouvons positionner la pièce, sur le lit, à notre guise.

Repérer les axes propres à la machine, en modifiant successivement les angles (en degrés) en bougeant les curseurs

Après ces manipulations, vous avez dû en déduire que:

L'axe X est représenté en rouge
L'axe Y est représenté en vert
L'axe Z est représenté en bleu

Choix de l'orientation de la pièce pour impression

Une première question que l'on est amené à se poser est : comment positionner la pièce sur le lit?
Il y a plusieurs critères importants pour répondre à cela.
Le premier critère, le plus important, est de savoir si la pièce est décorative, ou non. Si elle ne l'est pas, comment va t'elle travailler lors de son utilisation, autrement dit, quel sera son type de sollicitation principale?

Pour rappel voici une excellente illustration tirée d'ici:

sollicit

En quoi le type de sollicitation impose une position d'impression?

L'impression 3D se fait par dépôt de polymères fondus (dans notre cas). Lors du trajet de la buse, le filament déposé à la temps de refroidir, pour se solidifier partiellement, afin d'assurer le maintien global de la structure. Par conséquent, entre deux couches successive, ce refroidissement entraîne une hétérogénéité du matériaux en terme de résistance mécanique: l'analogie avec les fibres est immédiate : on peut dire que la pièce sera fibrée et chaque fibre est contenue dans le plan de déplacement de la buse, c'est à dire le plan horizontal local à la machine.
Cette notion est très importante et il faut en tenir compte dès le début de la préparation du fichier!
Cette image, tirée d'ici: montre par exemple que la planche de bois B résiste mieux à l'effort imposé (représenté par la flèche) que la planche de bois A, dont les fibres sont orientés suivant la direction de l'effort:

sollicit2

Cette analogie avec le bois peut choquer à premier abord car les matériaux de bases comparés sont très différents, mais la mise en forme du polymère induit par l'impression 3D rend cette analogie plutôt viable.

Dans notre cas, comment travail le support?

Principalement en flexion : lors de la mise en place du capteur, de sa manipulation etc:

flexion

Bien sûr, ce n'est pas une pièce mécanique faite pour supporter de gros efforts, d'ailleurs, elle ne serait pas réalisée avec l'impression 3D grand public si tel était le cas, mais on améliore sa résistance en choisissant convenablement la direction d'impression.
Donc dans notre cas, il faut absolument éviter cette disposition:

vox6

Une infinité de positions est théoriquement possible, du moment où la pièce est "à plat" sur le lit. Retenons en deux.

Dans mesh rotation x, imposer un angle de 90°.

La pièce doit être orientée ainsi:

vox7

Les deux branches de la partie annulaire vont se déformer lors du montage du capteur. On imagine assez bien l'orientation des "fibres" et le risque de rupture induit.
Un autre aspect est à considérer : une couche en cours d'impression ne peut pas tenir seule dans le vide! Il faut alors maintenir, par un support, qui sera détruit par la suite, les couches utiles de la pièce. Pour s'en convaincre continuons avec cette disposition.

Cliquer sur "Voxelize" en bas à gauche.

La pièce possède alors un aspect plus proche de ce qui sera obtenu.

Cliquer sur "Generate Support".

Vous devriez obtenir le résultat suivant:

vox8

En transparence apparait le support, qui sera détruit une fois la pièce finie : le support est considéré comme un déchet.

Cliquer sur "generate Gcode" sur le bouton en bas à gauche.

On voit apparaître un cadre autour de la pièce, ainsi qu'une couche inférieure qui s'est rajoutée en contact avec le lit. Nous y reviendrons plus tard:

vox9

Notons une évaluation du temps d'impression : 1h58 et gardons la en tête.

Maintenant, travaillons avec une autre disposition de la pièce.

Retourner dans l'onglet scene editor:

vox10

Mettre tous les angles à 0° et cliquer sur center mesh.

La pièce doit être orientée comme ceci:

vox11

On voit immédiatement que la taille du support sera optimisée par rapport au cas précédent, et que l'orientation des 'fibres' est tout à fait convenable pour l'application envisagée.

Sauvegarder le projet.

Avant de continuer, il faut s'attarder, même de manière rapide, sur les spécificités du PLA et de l'ABS.

Présentation rapide du PLA et de l'ABS

De nombreuses ressources existent sur le net. Ce chapitre n'est qu'un très court résumé de ce que l'on peut trouver ci et là. Il contient le strict nécessaire pour la suite.

Le PLA - olylactic acid ou acide polyactique:

L'ABS - acrylonitrile butadiène styrène:

Pour la suite, nous utiliserons l'ABS.

Cliquer sur Voxelize et à l'affichage du message, cliquer sur Clear

C'est dans cette fenêtre que se règle la plupart des paramètres d'impression : ils sont (très) nombreux. Nous n'en verrons que quelques uns, les plus utiles pour notre étude.
La première fenêtre qui contient les paramètres principaux est la suivante:

vox12

Procédons aux réglages dans notre cas:

Régler les paramètres ci-dessus pour avoir:

vox13

Les paramètres par défaut des ventilateurs ne sont généralement pas bien adaptés.

Cliquer sur vox14 à côté de vox15

La fenêtre suivante s'ouvre à droite:

vox16

Aller dans l'onglet fan ABS.

L'ABS est très sensible au changement de température de l'enceinte de la machine. Par exemple, un simple coup de vent, une personne passant à côté de la machine, peut provoquer une fissure inter-couche de la pièce en cours d'impression, la rendant inutilisable. Pour éviter cela, on travaille en enceinte fermée et on limite la ventilation. 20% est une bonne valeur.

Rentrer les paramètres comme suit:

vox17

Les paramètres du Power Raft sont acceptables tels quels.
Il va valoir maintenant s'occuper du support, qui maintient les couches en "dépouille" de notre pièce.

Cliquer sur Support Settings. Un autre menu s'ouvre à droite:

vox18

Le paramètre qui nous intéresse est min distance. Par défaut elle vaut 0,5 mm. Cela signifie que le support est situé à 0,5mm de la pièce et donc que le support ne touche pas la pièce! Or, on veut que ce support la soutienne.
Nous pouvons visualiser le support et la pièce, couche par couche, en utilisant le curseur sur la droite de l'écran.

Utiliser le curseur pour visualiser les différentes couches de notre pièce, et notamment, voir que par défaut, le support ne touche pas la pièce:

vox19

Dans le menu du support, mettre min distance à 0mm et visualisez bien que le support est en contact avec la pièce:

vox20

Si le support est trop dense, il sera très difficile de le décoller la pièce, s'il n'est pas assez dense, il s'effondrera ou supportera mal la pièce. Un des paramètres important est l'espacement en deux couches verticales.

Dans le menu de gauche, cliquer sur show advanced et dans l'onglet support, vérifier bien que spacing vaut 1mm:

vox21

Avec ces règlages, notre fichier est prêt pour l'export en Gcode.

Cliquer sur Generate Gcode.

Nous sommes maintenant sur la dernière fenêtre de notre préparation!
Ici, il n'y a rien à faire, à part visualiser le résultat, et revenir au "voxel editor" si quelque chose ne convient pas.
La pièce est représentée de manière très proche à ce qu'elle ressemblera réellement:

vox22

Vous êtes en avance?

Faire de même avec le support double :

vox23

Sauvegarder le fichier Gcode généré en cliquant sur Play et choisir save to external sd card

Malgré cet intitulé, il n'est pas forcément nécessaire d'avoir une sd card : le fichier peut être stocké sur le pc, ou dans une clé usb par exemple.
Par contre pour l'impression, nous utiliserons une carte sd que l'on insérera dans la machine.
Nous allons maintenant pouvoir passer à la dernière étape : l'impression!