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Modéliser pour l’impression 3D : 1/3

Modéliser pour l’impression 3D : 1/3

La modélisation pour l’impression 3D diffère quelque peu de la modélisation conventionnelle utilisée pour le jeu vidéo et autres supports virtuels. Elle possède quelques particularités qui sont indispensables pour la réalisation de vos objets. Que ce soit une intégrité sans faille (normales, chevauchement, doublons… etc) ou bien du respect des limitations propres aux machines utilisées, la modélisation pour l’impression 3D propose bon nombre d’astuces et de règles que nous allons dans cet article commencé à aborder..

Modéliser pour l’impression 3D : «surimprimer» sans fusion.

L’impression 3D demande parfois quelques subtilités de conception en modélisation 3D afin de pouvoir réaliser une pièce. Allant de la vérification de l’intégrité d’un objet ( vertex, edges, normales) à la gestion des angles d’impression, il arrive parfois que l’on trouve des problématiques qui nécessitent quelques astuces pour pouvoir être résolues. Nous allons aborder un cas assez particulier qui nécessite l’impression d’une pièce sur une autre pour assurer dans ce cas précis un système mécanisé. Les charnières et autres rotules sont de bons exemples qui requièrent un mode opératoire spécifique. Aussi, il existe bien souvent une inconnue qui détermine la différence de niveau entre chaque couche (axe Z) afin de pouvoir «surimprimer» sans adhérence.
coeur modelisation 3dLe cas du coeur de la St valentin, qui est entièrement mécanisé sans montage illustre bien cet exemple. L’objet propose de nombreuses surfaces coulissantes ainsi que des charnières.

Quand l’on doit modéliser pour l’impression 3D et permettre ce genre d’impression, on essaye d’appliquer de manière générale une constante de 2,5 à 3 fois la finesse d’impression pour pouvoir réaliser une surimpression fonctionnelle. Ainsi, pour 100 microns de résolution d’impression on utilise 250 à 300 microns d’espacement entre les 2 objets. Pour 60 microns, 180/200 suffisent.

Cette valeur pourra changer sensiblement selon différents paramètres ( température d’impression / matériaux / machines utilisées). Mais il est recommandé de ne pas descendre en dessous de 100 microns et d’aller au-delà de 400 microns quelle que soit votre résolution d’impression.

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coeur modélisation 3DModéliser pour l’impression 3D, c’est avoir affaire à des objets composés de plusieurs éléments imbriqués les uns dans les autres (Valentine heart).
Un espace de 300 micromètres est nécessaire pour le bon fonctionnement de l’objet. Avec un espacement moindre, il y a un risque de «fusion» des 2 éléments et il sera difficile de séparer les 2 objets sans le détériorer.
Avec un espacement plus important, le risque d’air print s’accentue et la pièce du dessus risque tout simplement de ne pas s’imprimer correctement.

Dans l’optique de modéliser pour l’impression 3D, avec de bonnes mesures, l’objet sortira d’un seul bloc, il sera donc nécessaire de «briser» les adhérences résultantes de l’impression 3D. Aussi prévoyez une structure solide quand vous décidez de modéliser un objet de ce type. Il faut bien souvent prendre son temps pour le déverrouiller et s’aider d’outils de post traitement comme un petit scalpel afin de ne pas abimer votre réalisation..

Modéliser pour l’impression 3D : Réalisation d’un modèle sans support

La réalisation d’un modèle sans support possède de nombreux avantages, cela augmente considérablement les succès d’impression et améliore substantiellement la finition des pièces. Au-delà du temps d’impression gagné, cela permet de conserver une bonne texture là où des supports auraient écorné l’aspect général. Modéliser pour l’impression 3D sans support permet donc de gagner du temps, du matériau et d’avoir un objet homogène en finition mais il faut cependant observer certaines règles pour que cela soit réalisable.
Tout d’abord, les meilleures imprimantes 3D ont un seuil au-delà duquel elles ne pourront plus fournir une impression correcte, et pour cause, elles utilisent la gravité pour opérer. Passé un certain angle d’impression, elles finissent par imprimer dans le vide, ce qui avorte inévitablement l’opération, donc à proscrire sauf si l’on aime l’art abstrait.
Communément, les meilleures imprimantes ne dépassent pas les 70 degrés d’angle, ce qui en soit est considérable. Quand il faut modéliser pour l’impression 3D pour une impression sans support nous vous recommanderons de ne pas dépasser 65 degrés d’angle afin de conserver une bonne qualité d’impression.

porte a fauxCe type de .Stl regroupe différentes mesures d’angles et permet d’éprouver efficacement les capacités de votre machine, et par effet, d’affiner ses réglages.

coeur assemblage

Dans le cas de notre objet , aucun souci apparent à ce stade car visuellement on ne dépasse guère les 40 degrés d’angle sur sa base. Mais une autre difficulté se présente dans la structure même de l’objet, où l’on pourra observer des porte-à-faux relativement importants. On constate après développement de l’objet que des surfaces sont manifestement imprimées dans le vide (en rouge). Ce type de détail voue en principe l’impression à l’échec. Mais dans le cas présent, avec de bonnes aptitudes à modéliser en impression 3D, c’est quelque chose qui peut être contourné. Il faut pour cela s’assurer que l’imprimante 3D ai un point d’appui d’arrivée à la suite d’une impression dans le vide. Cet espace aérien ne doit pas dépasser les 4 cm en PLA et peut-être sensiblement plus important en ABS. Si cette contrainte est respectée, l’imprimante va «tisser» ce qui servira de support. Comprenez que ce «tissage» peut avoir certains défauts dans sa fabrication, mais c’est quelque chose de difficilement évitable (nous obtienons de meilleurs résultats avec de l’ABS grâce à sa solidification plus rapide). Aussi attendez de voir l’aspect des couches supérieures avant de conclure que l’impression n’est pas bonne, car souvent cela réserve de bonnes surprises.

Aussi verrons-nous prochainement chez les makers des réalisation des plus funambules ?

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Marc

Marc est expert en modélisation chez Makershop. Fort de ses 10 années d'expérience dans le domaine, il partage avec vous ses astuces pour modéliser en 3D.

Commentaires

  1. Deleporte Pascal - 21 janvier 2016 à 10:06

    Deux petites astuces supplémentaire.
    1- dans l’exemple du cœur ou des surfaces horizontales en porte a faux doivent être séparées pour permettre une rotation. Quand l’imprimante autorise une pose programmée (ce qui est le cas sur l’U2) il est possible lors de ces poses d’insérer une feuille de papier prédécoupée ( dans le cas du cœur , un rectangle avec un trou central et quelques trous latéraux pour éviter la rotation de la feuille) de l’épaisseur désirée, et de reprendre l’impression en maintenant la feuille lors de la formation de la nouvelle couche (a la main ou a l’aide de plis) . Une fois la pièces terminée il suffit de déchirer les papiers cela évite le collage des couches et un démontage difficile.

    2- Pour les orifices circulaires verticaux de grand diamètre (sup a 5 mm inf ~ 15 mm).
    a) prévoir d’ovaliser le trou pour compenser l’effondrement. cette ovalisation est proportionnelle au diamètre.
    b) pour les orifices sup a ~ 15 mm . Grace a la fonction pause insérer un tube en papier roulé quelques mm avant la fermeture (ne pas coller le rouleaux pour permettre sa déformation lors du passage de la buse) cela fait office de support provisoire que l’on peut retirer a la fin de l’impression.

    Cela est possible car le point de combustion spontané du papier est de 233° (Fahrenheit 451) si le papier est exposé a cette température pendant un temps bien supérieur a celui du passage de la buse . Cela fonctionne au moins jusque a 260 ° (temp. max de fusion sur l’U2 ) avec du papier non glacé (photocopieuse 60gr ou canson 80 90 120 gr ).
    Donc cela fonctionne sans risque pour les filament PLA – PLA/PHA et même jusque l’ABS (245°) .
    Choisir son grammage suivant l’épaisseur ou l’élasticité désirée.
    Pour les rouleaux au plus le trou est grand, au plus le tube a de spires.

    Cdt

    Pascal

  2. Makershop - 21 janvier 2016 à 15:53

    Bonjour Pascal,
    C’est une remarque très pertinente et une astuce bien pensée pour effectuer ce genre d’opération.
    Cependant, toutes les imprimantes ne possèdent pas de pause programmée comme c’est le cas sur l’U2, et par nature cette astuce ne rentre pas en compte dans la modélisation.
    Le papier est bien sûr une bonne alternative pour servir de patron mais on ne peut le recommander du fait que son point de combustion est (trop) proche de la température de la buse.
    Il suffit d’une panne moteur, d’une défaillance sur l’axe Z pour que le papier puisse se retrouver à une exposition prolongée et causer ainsi une possible inition.
    (le fait que la buse soit en dessous de 233°C ne peut pas être garanti)
    Pour ce qui est de l’ovalisation des orifices de petites sections sur des plans horizontaux, c’est quelque chose qui sera abordé, après tout cet article n’est que le 1/3 ;).

    Bonne journée,
    L’équipe Makershop

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