Impression 3D

En tant que technicien curieux, je me devais de m’intéresser à l’impression 3D. Pendant longtemps l’informatique a permis de passer du réel au virtuel (livres, musiques, images, vidéos … numérisés) et pour la première fois cette même informatique permet de fermer la boucle et de repasser du virtuel au réel en permettant au grand public de produire physiquement, lui-même et à moindre coût, quasi n’importe quel objet issu de son imagination.

Imprimante 3D Velleman K8200

Une révolution ?

L’autre jour, au boulot dans l’ascenseur quelqu’un m’a lancé : « Mais qu’est-ce qu’on peut bien faire avec une imprimante 3D chez soi ? Quel gadget ridicule, encore une mode qui disparaîtra bientôt ! ».

Manifestement tout le monde n’a pas encore compris quelle révolution ces machines vont amener. Un cas parmi d’autres : le marché des pièces détachées vendues bien chères par les entreprises va changer profondément. Exemple vécu : la gâchette de démarrage de la tondeuse électrique de ma belle-mère a cassé, ça m’a coûté 10€ et 10 jours d’attente pour commander la pièce chez le constructeur. A l’avenir, soit je trouverai le fichier à imprimer sur le site du constructeur ou soit je réaliserai un scan ou une modélisation de la pièce défectueuse qui me permettra de l’imprimer rapidement à la maison. Mais comme j’aurai détecté où se situe la faiblesse du composant, je renforcerai son point faible et la nouvelle pièce ne cassera plus. Et j’en ferai profiter tout le monde en publiant mon nouveau design sur un site communautaire comme www.thingiverse.com. L’obsolescence programmée aura enfin du plomb dans l’aile, les consommateurs vont pouvoir se défendre. Pour la première fois le consommateur possède un réel contre-pouvoir à la production industrielle qui pousse au gaspillage. Bien sûr, les sociétés invoqueront les droits d’auteurs et les risques d’accidents, menaceront de pertes de garanties, mais personne ne sera dupe, l’évolution est en marche, le produit manufacturé échappera inéluctablement aux concepteurs qui tenteront de limiter la vie de leurs produits.

Vous n’y croyez pas ? Voici pourtant un parfait exemple de cette évolution dans le projet « Free Universal Construction Kit ». Une association a créé un jeu complet de pièces d’adaptation entre tous les jeux de construction (Lego, K’nex, Fishertechnik, …), gratuitement évidemment. Au niveau éducatif, le fait de pouvoir rendre interopérables les pièces de jeux différents explose le potentiel de créativité des enfants (à voir sur la vidéo). Bien sûr Lego et autres ont déposé plainte pour violation du droit d’auteur mais ils ont été déboutés parce que les pièces proposées sont originales et ne copient aucune pièce brevetée et fabriquée par Lego ! Au contraire, l’association peut déposer des brevets pour ses pièces ! Et bien sûr toutes les pièces sont téléchargeables !

Et concrètement ?

Trêve de considérations philosophiques, il fallait que j’essaie cela. Pour que ce soit encore plus intéressant, j’ai décidé de la construire à partir d’un kit. Dès que j’ai vu le kit de Velleman avec sa K8200, je me suis lancé et j’ai même eu la chance de pouvoir acheter le premier kit de démo livré au magasin local ! Juste après, il y a eu rupture de stock chez Velleman, visiblement je n’étais pas le seul à avoir ce projet.

Le montage est assez facile, car bien expliqué par Velleman sur son site, mais pour un bricoleur en fine mécanique quand même, car il faut souvent travailler à la loupe. Nerveux ou Parkinson, s’abstenir.

Après quelques soirées de montage, la machine est opérationnelle. C’est là que les choses se sont un peu gâtées : le plateau n’est pas suffisamment plat, les pièces ne collent pas sur le plateau, le plastique ne coule pas bien, il y a des décalages, des filaments parasites, et finalement un blocage du filament dans le cylindre d’amenée à la buse d’extrusion, puis un claquage du transistor de commande de l’extruder ! Pas terrible.

Après remplacement rapide et sous garantie du plateau et de la carte de commande, les choses ne s’améliorent pas pour autant : le plateau est encore bombé et les problèmes d’impression subsistent. Après lecture attentive du forum Velleman, je constate que quasi tout le monde a des problèmes similaires. Manifestement Velleman a vendu un prototype pas encore très au point.

Je mets en œuvre les précieux conseils de mes compagnons d’infortune et rajoute un miroir (bien plan) et colle dessus le fameux ruban adhésif Tesa bleu (pour faire de beaux bords en peignant !). Cela permet de régler la distance buse-plateau correctement et d’accrocher beaucoup mieux au démarrage.

Les conseils décisifs seront de passer la surface à imprimer du plateau à l’alcool isopropylique ... et à utiliser d’autres réglages du driver d’imprimante ! Velleman propose toute une série de valeurs pour régler les paramètres d’impression en précisant bien qu’ils ont été testés et sont optimaux. Or un internaute donne toute une autre série de valeurs en proclamant qu’elles lui ont permis de faire marcher la machine au mieux. Je n’hésite pas longtemps à tester cette configuration … et les résultats sont immédiats : ça marche !

Après quelques pièces, un décalage en X et/ou Y se produit encore de temps à autres. Ce problème sera résolu en faisant une mise à jour du logiciel de pilotage de la machine. Cette mise à jour évite de prendre en compte les contacts de fin de course qui s’activent par erreur suite aux vibrations de la machine. Finalement, je règle encore la tension des moteurs de 0,43 à 0,50 volts.

Comme quoi une bonne communauté d’utilisateurs est plus efficace et perspicace que le constructeur lui-même !

Tout cela est bel et bien, mais après avoir réalisé les premières démos familiales épatantes, à quoi va-t-elle servir effectivement maintenant ? Et bien dans mon cas et pour commencer, à fabriquer des pièces de flippers introuvables ou trop chères. J’ai commencé par les petits posts et batteur, c’est simple, facile et rapide, trouvé sur thingiverse.

Post flipper imprimé en 3D
Batteur flipper imprimé en 3D
Batteur flipper imprimé en 3D

Passons au business

Lors du dépannage d’un flipper « Strange science », j’ai eu l’occasion de rebobiner un enroulement de transformateur haute tension pour vrai tube néon (voir ici). Il faut savoir que les bobines de flipper (bumpers, slingshot, batteurs, ...) sont soumises à rude épreuve et donc grillent souvent, et elles sont chères (15€ pièce) et parfois difficiles, ou demandent beaucoup de temps, à trouver. Convaincu des vertus du rebobinage (faible coût et facilité), je me suis dit qu’il doit être possible d’en refaire soi-même. Seul souci les supports en plastiques de ces bobines ne se trouvent pas en vente et ceux des bobines grillées ont fondu !

Solution : il suffit de les imprimer ! Les supports sont standards en dimension, il faut juste les fabriquer en 2 pièces pour pouvoir les imprimer correctement. J’ai pris les dimensions au pied à coulisse et j’ai utilisé l’incroyable et puissant modéliseur 3D sketchup de google pour réaliser la pièce en quelques minutes.

Plan bobine flipper base
Plan bobine flipper tête

Quel pied de voir cette pièce apparaître à l’écran. Il suffit de l’exporter en format STL (via un plugin à installer) et de recharger le fichier dans le logiciel Repeater de gestion de l’imprimante pour lancer l’impression. Quel pied encore une fois de voir lentement naître la pièce absolument conforme au modèle!

Support bobine flipper imprimé en 3D
Support bobine flipper imprimé en 3D
Support bobine flipper imprimé en 3D

Et ça marche ! Voici la bobine terminée. Le coût est de 1,5€ de fil, quelques cents pour le support et une demi-heure de temps de bobinage. Une imprimante 3D : un gadget ridicule et inutile ? Moi en tous cas, je fais déjà du business avec ! Et je peux vous dire que des flippers réparés avec des pièces issues d’impressions 3D, c’est même un argument de vente !

Bobine flipper imprimé enn 3D

Bobine en test

Bobine imprimée 3D et bobinée à la main

Bobine installée et en fonctionnement comme éjecteur de bille dans un flipper Bally Medusa

Les fichiers sketchup (donc adaptables à n’importe quelles dimensions ou besoin) et STL (directement imprimable) sont évidemment ici sur thingiverse. Tenez-moi au courant de vos résultats si vous les utilisez.

Hot piece !

Lors de premiers essais, une face des pièces n’était pas très nette, le fil se laissait aller, toujours du même côté, celle que le ventilateur ne peut pas refroidir ! Je décide d’installer un second ventilateur à 180° du premier. Je l’installe et le connecte en parallèle de l’original, après avoir bien vérifié que le transistor de sortie est capable de piloter une puissance suffisante. C’est le cas : ils supportent plusieurs ampères alors que les ventilateurs ne consomment que quelques centaines de mA. Le résultat est clair : les pièces sont maintenant parfaitement symétriques, il faut juste éviter de souffler sur la buse d’extrusion pour ne pas perturber la régulation de température de celle-ci.

Installation 2ème ventilateur sur imprimante 3D K8200

Pièce de châssis de fenêtre

On m’a demandé si je pouvais refaire une butée de châssis de fenêtre, car la pièce de remplacement est introuvable. C’est une pièce qui subit d’importants efforts qui devrait systématiquement être métallique. Je reçois la pièce cassée, en effet c’est léger. En 20 min, avec un simple pied à coulisse je remodélise en 3D la pièce en sketchup. Je l’imprime, elle est remontée, et après un petit coup de lime car elle était légèrement trop épaisse, elle fait son office sans problème !

Arrêt chassis fenêtre imprimé en 3D

Dérapage

En réalisant un boitier pour Smartphone, à chaque essai, j’ai un décalage de plus de 1 cm entre certaines couches. Après quelques recherches, je me rends compte que les fameux paramètres trouvés dans le forum ont changé dans le logiciel ! Bug ? Remis à zéro suite à une mise à jour ? Je remets à nouveau les bons paramètres, mets à zéro tous les paramètres d’accélération et à 10Hz la limite de résonance. Je remonte encore la tension des moteurs de 0,50 à 0,55V et j’huile bien les axes coulissants. Après avoir lu que la régulation électronique peut couper les moteurs une fraction de seconde pour refroidir les transistors de commande de ces moteurs, et donc provoquer un important décalage, j’installe un 3ème ventilateur pour refroidir la carte électronique. Je le connecte toujours en parallèle avec les 2 autres. J’en profite pour rajouter un capot de protection en plexiglas. Cette fois c’est la bonne, la pièce prend 5 heures à imprimer mais elle est presque parfaite.

Ventilateur et capot plexiglas imprimante 3d
Boitier smartphone imprimé 3d
Ventilateur & capot plexiglas imprimante 3D

Conclusion … provisoire

La K8200 a des composants de qualité et un bon potentiel, mais reste un prototype qui nécessite pas mal d’expérimentations au niveau paramètres et refroidissement. Heureusement que les forums internet permettent à tous de partager expérience et découvertes !

Liens utiles :

Print Troubleshooting Pictorial Guide

Review settings for curra 3d printing

Chapeau de Bumper

Petit design d'octobre 2015, réalisation d'un chapeau de bumper Bally en deux pièces comme d'origine dans certains modèles comme le Medusa. Evidemment c'est un peu rustique et à peindre mais c'est costaud.

Bumper imprimé en 3D
Bumper imprimé en 3D
Bumper imprimé en 3D
Bumper imprimé en 3D

 

(article original CS septembre 2014)