L'impression 3D (Partie 1)

L'impression 3D, c'est pas sorcier en fait, il faut juste s'y intéresser un peu, c'est ce que j'ai fait. Nous allons voir qu'il est possible, sans bourse délier de se lancer dans l’impression 3D pour concevoir des accessoires pour vos drones, mais pas que...

Vous pourrez aussi facilement imprimer des pièces d'appareils électro-ménager qui se sont abimées, des supports qui se sont cassés ou inventer votre propre pièce. Bien sur il faut s'y connaitre en dessin 3D et en imprimante.

Ça tombe bien, je n'y connais rien dans ces 2 domaines, mais en réfléchissant un peu, et en se renseignant, c'est très faisable, comme nous allons le voir ici.

Introduction

Le prix des imprimantes 3D peut atteindre des sommes impressionnantes. Les plus performantes sont rapides, impriment des pièces de grande taille, possèdent plusieurs têtes d'impression, peuvent traiter plusieurs matières...

Ici, c'est un blog de bidouille, nous allons voir ce qu'il est possible de faire pour obtenir des impressions 3D correctes, peut être pas de qualité professionnelle, mais très sympas quand même.

Vous avez deviné, si vous lisez les articles de ce blog, que le bricolage ne m'effraie pas. Il est possible maintenant de construire soi même sa propre imprimante 3D, mais il faut s'y connaitre un peu, il faut des moteurs, des supports, une carte mère, une tête d'impression, un extrudeur (truc qui fait avancer le câble de plastique progressivement), une plaque d'impression, un logiciel qui gère tout, pfffff...

Tout ceci est disponible sur Internet, mais si on veut que ça marche sans trop y passer de temps, on peut trouver des kits. Et en bon Français, je me suis orienté vers une compagnie qui s'est lancée en 2014 et qui fait son bout de chemin. Dagoma est une société Française qui s'intéresse aux solutions pour l'impression 3D, en proposant des machines toutes montées ou en kit. 

C'est cette dernière solution que j'ai choisi, car en montant sa propre machine, on comprend beaucoup mieux son fonctionnement. J'ai donc opté pour une imprimante 3D DiscoEasy 200 en kit Spécial Bordeaux, ce qui me plait car étant de la région et parce que cette machine dans cette couleur est à retirer dans leur locaux en région Bordelaise. Il vous faudra cependant 4 à 6 heures pour faire le montage correctement et avoir in fine une machine totalement opérationnelle immédiatement.

Pour exactement 299€ (oui moins de 300€, avec paiement en 3 fois sans frais possible), vous recevez un coffret avec tout ce toutim :

Le matériel est de bonne qualité, et 40% de la machine a été imprimé par une imprimante 3D comme celle que vous allez monter ! Il est même possible de se procurer chez Dagoma, les fichiers d'impression des différentes pièces composant l'imprimante, elle peut ainsi s'auto réparer.

Ce n'est bien sur, pas une machine professionnelle, mais plutôt de hobbyiste averti et qui vous permettra de réaliser des objets dont la taille maximum est de 20 x 20 x 20 cm, ce qui est déjà pas mal du tout. En ce qui concerne les spécificités, cette machine peut imprimer avec précision jusqu'à 100 microns et à une vitesse de 30 à 100 mm/sec. Elle ne peut utiliser comme matériau que du PLA, mais en faisant quelques modifications (car elle est ouverte à la bidouille), elle peut imprimer de l'ABS, PET, ASA, HIPS, PC, Nylon... on verra cela plus tard.

Le montage

Pour monter votre imprimante, il faut du temps, un bureau propre (sic..) et ne pas être dérangé. La notice de montage n'est pas incluse dans la boite que vous avez reçue, elle est disponible sur Internet où vous pourrez afficher les diapositives des différentes étapes, qui sont très explicites et illustrées précisément. Voici par exemple une diapositive Google Slides telle que vous la verrez sur la notice en ligne.

Une chose importante à noter, TOUT le matériel pour le montage est inclus dans la boite, même les outils sont fournis. En ce qui concerne ceux-ci, c'est très simple, il y en a 2, un tournevis long hexagonal M3 et une clef pour les roulements. Il ne vous faudra rien d'autre, excepté un tournevis cruciforme pour fixer le plateau d'impression et un petit tournevis plat pour visser les cosses des branchement, mais je pense qu'on a tous ça à la maison !

Le tournevis M3 sert à visser TOUTES les vis de votre imprimante, quand on regarde un Mavic ou un Phantom et qu'on a besoin de bricoler dessus, on comprend mieux l'avantage.

Si vous avez suivi toutes les étapes de la construction (il y a quand même 127 diapositives à consulter), vous devriez vous retrouver face à ça !

Je n'ai eu qu'un seul petit problème lors du montage, une fois réalisée, l'imprimante ne donnait aucun signe de vie lors de la mise en marche. Un rapide voyage au SAV local, une inversion entre les fiches + et - branchées sur la carte mère et roule ma poule !

A noter que le SAV est très réactif et à l'écoute des problèmes. Je ne dis pas cela, uniquement pour mon problème personnel, mais d'après les retours d'avis sur Internet.

Le firmware

Votre machine est montée, mais il va falloir lui donner de l'intelligence. Ici aussi, tout se fait par Internet. Il vous faudra installer une application maison Dagom'App qui vous guidera dans le processus d'installation du firmware interne. Aucun problème de ce coté là, le firmware Marlin (firmware commun pour plein d'imprimantes 3D), s'installe parfaitement et vient donner vie à votre tas de boulons. Vous pouvez alors tout tester en imprimant votre médaille pour avoir tout fait comme il faut.

A noter que le firmware d'origine peut être édité en utilisant un logiciel permettant de le modifier tel que Arduino. Une communauté très active vous propose un foultitude de patchs adaptables à votre machine ainsi que des conseils et astuces. Si le sujet vous intéresse, je ferais un article pour les modifications spécifiques à la DiscoEasy 200, dites le moi dans les commentaires.

Les filaments

La matière première (l'encre quoi !) pour une imprimante 3D est un filament de plastique. D'origine, cette imprimante ne peut traiter que le filament PLA (acide Polylactique) qui est un bio-plastique obtenu à partir d'amidon de maïs.

Il est entièrement biodégradable, basé sur une source renouvelable, ce qui fait de lui une excellente alternative aux plastiques d’origine fossile (ABS, PE, PA…). Il est sans solvants, sans effluves nocives, et dégage même parfois une odeur de caramel en chauffant. Il est donc idéal pour un usage domestique.

Il est livré en bobines de différents métrages, par exemple celui-ci est noir et pèse 750 g. Il faut noter que pour votre imprimante, il est nécessaire que le filament soit parfaitement calibré à 1.75 mm et que le fil ne soit pas emmêlé. Méfiez vous donc des bobines de fil que l'on trouve à des prix un peu trop plancher. Il est aussi conseillé, de part sa composition, de le ranger dans une boite avec un sachet disséquant pour le protéger de l'humidité, lorsque vous ne vous en servez pas pendant un certain temps.

Enfin, des évolutions rapides lui donnent chaque jour de nouvelles fonctions (brillance dans la nuit, plus solide, plus souple, 40% de bois, 40% de pierre, 40% de bronze, changement de couleur à la chaleur ou aux UV, etc.), et ouvrent de fait, des possibilités incroyables.

Vous pourrez ainsi créer des objets au look plastique brillant ou mat, bois, pierre ou métal. Les objets créés peuvent être résistants, semi-souples ou flexibles en fonction du PLA utilisé et de la fonction finale choisie.

Emplacement

Ce qu'il faut savoir avec une imprimante 3D, c'est que le temps d'impression est proportionnel à la taille et à la complexité de votre objet, et ça se chiffre en heures !

Par conséquent, il est nécessaire que l'imprimante soit au calme et dans un endroit peu soumis aux courants d'air, car le processus d'impression consiste à faire fondre un filament de PLA et à l'étaler en couches fines. Il vaut mieux donc éviter les brusques variations de température pour que l'objet imprimé ressemble à ce que vous souhaitiez. Il est aussi impératif de positionner votre machine sur une base bien plane et rigide.

Certains proposent de mettre un caisson autour, que l'on peut se bricoler facilement en cherchant des tutos sur Internet, l'un des plus abouti est sur cette page. Si vous aimez les meubles Suédois, une autre solution plus simple dans le forum lesimprimantes3D.fr, vous permettra de l'isoler facilement. A noter que ce forum est une mine d'or pour trouver des trucs et astuces pour votre Dagoma ou autre imprimante.

Dagoma propose également sur leur boutique, un caisson pour la DiscoEasy en kit facile à construire, mais pour un prix de 129€. Ce caisson permet de transporter votre imprimante facilement, et même d'imprimer dans le salon comme on voit sur leur photo.

Ma solution personnelle a été toute autre. Au sein de mon entreprise, j'ai un débarras pour stocker un peu de tout, et surtout plein de bazar (NB: cela m'a permis de faire un peu de ménage dans mon fourre-tout !). 

J'ai donc installé mon imprimante sur une étagère en cloisonnant les extrémités avec du bois médium et un éclairage led fixé sur la face inférieure de l'étagère située au dessus, j'en ai eu pour 35 € entre l'éclairage et le bois. Cet éclairage est très pratique car on peut orienter les bandeaux lumineux (au nombre de 3) pour une longueur d'éclairage de presque 1 m. L'allumage se fait de façon tactile avec 3 niveaux d'intensité lumineuse, en effleurant les réglettes, ce qui évite de mettre un interrupteur disgracieux.

Mon 'Labo' d'impression 3D

Pour mon 'Labo' impression 3D, je n'ai eu besoin de brancher que 2 réglettes led, avec un résultat très satisfaisant. Vous pouvez, sur la photo ci-dessus, avoir une idée de l'apparence de l'imprimante spéciale Bordeaux. Le corps de la machine est de couleur bordeaux, et les accessoires de couleur crème (au lieu de respectivement noir et orange sur la machine normale).

Modifications

J'ai fait quelques petites modifications sur mon imprimante que nous allons détailler :

Écran de contrôle

Lorsque votre imprimante fonctionne, vous n'avez pas trop d'informations sur ce qu'elle fait exactement. L'ajout d'un écran de contrôle me parait indispensable, il vous affichera un retour d'information sur ce que fait la machine et vous permet également de faire des réglages ou avoir accès à de nouvelles fonctions aisément et de façon beaucoup plus parlante.

Dans les accessoires proposés par Dagoma, figure l'écran de contrôle livré lui aussi en kit et facilement réalisable. Il est possible également de se construire soi même cet écran, les fichiers pour imprimer la structure peuvent être téléchargés ici. Il ne vous faudra plus que quelques vis M3 (7 vis M3-12) et un écran LCD que vous pouvez vous procurer sur internet, le prix global sera divisé par pratiquement 3.
Attention, dans le cas d'achat d'écran sur internet, pour le montage, les 2 nappes à brancher sur la carte mère doivent être connectées dans le sens opposé aux détrompeurs. Il conviendra de les limer avant mise en place.

DiscoEasy 200 avec écran assorti

Il faudra aussi re-flasher le firmware pour que l'écran soit reconnu en suivant la procédure détaillée sur le site de Dagoma, qui sur ce même lien vous indique également comment l'utiliser avec votre DiscoEasy.

L'utilisation de cet écran est incontestablement un gros plus pour savoir où en est la température de votre tête d'impression, pour retirer un filament, changer de coloris, refroidir ou pré-chauffer la tête, la déplacer, savoir le délai de l'impression etc ...
Le gros bouton sur le support écran permet de donner des ordres et d'accéder à des menus complémentaires en appuyant dessus et en le tournant.

Axe de bobine

Pour avoir une impression de bonne qualité, il est nécessaire que le filament ne soit pas bloqué dans son trajet vers l'imprimante. Il existe pléthore de supports de bobine de filament à télécharger sur Thingiverse par exemple, mais j'ai préféré prendre un support transparent, pour le look d'abord, mais aussi parce qu'il permet de mettre en place 2 bobines de filament, et dans le cas d'une impression bicolore, c'est plus pratique. 

Je l'ai positionné derrière l'imprimante pour que le chemin soit direct vers l'extrudeur qui est sur la face arrière, et bloqué sur la surface de travail par un petit encadrement en bois pour assurer la stabilité.

 
L'axe de ce support est fin, ce qui permet d'utiliser des bobines de différentes taille, mais dans le cas d'une grosse bobine, la rotation peut se faire par à coup, ce qui peut entrainer un claquage (un bruit) au niveau de l'extrudeur et donc un défilement moins régulier du filament. Pour éviter ceci, j'ai réalisé un axe de bobine spécifique pour ce support, et qui permet de mettre 2 grosses bobines en même temps, avec une rotation indépendante pour chacune.

Vous pourrez vous procurer gratuitement le fichier d'impression de cet axe sur Thingiverse. Il a été testé avec des bobines de filament Chromatik et Ice.

Avec ce système, la rotation de la bobine de filament est parfaitement régulière, gage de bonne impression.  La rotation d'une bobine reste complètement indépendante de la seconde.

De plus, le support de bobine transparent est pourvu d'un orifice au niveau inférieur, ce qui permet de guider encore plus précisément les filaments.

Protection imprimante
Votre imprimante, une fois construite, laisse apparaitre sous le plateau mobile d'impression, tout le câblage et la carte mère. Une impression de protection de la partie avant est souhaitable pour camoufler tout cela et protéger les composants. Le passage de la courroie pour l'axe des Y se fait sans problème, elle passe en effet bien au dessus de la plaque.

Vous trouverez le fichier pour imprimer cette plaque sur cette adresse. Je vous conseille lors de l'impression de cocher la case 'Amélioration de la surface d'adhésion' de façon à éviter le warping que l'on peu avoir lors d'impression de surfaces fines et relativement importantes. Le warping, c'est le terme anglo-saxon signifiant le décollement des coins et le gondolage des pièces imprimées lors de leur réalisation.

Supports anti wobble

Keskidi ? C'est quoi le wobble ? Bon, avant de me renseigner, j'étais comme vous, le wobble, je ne savais pas ce que c'était. Le déplacement vertical de la tête est confié à 2 moteurs, l'un à droite de l'imprimante et l'autre à gauche. Ces 2 moteurs tournent de concert et permettent l'élévation du support de la tête d'impression en faisant tourner 2 vis sur des axes verticaux filetés. Par contre, au niveau de leurs extrémités supérieures, ils sont libres. Un petit support anti-wobble évite à ces tiges filetées d"aller à droite, à gauche en contenant leurs mouvements et améliorant ainsi la superposition des couches de plastique lors de conception d'objets ayant une certaine hauteur.

Vous trouverez ce support à cette adresse, il conviendra d'en imprimer 2 pour équiper les 2 tiges filetées verticales.

Guide pour la gaine du filament
La gaine contenant le filament a tendance à s'accrocher et à sauter au niveau du coin haut gauche de la machine, un guide clipsable permet de régler ce problème et participe à la rigidité de l'ensemble.

Système de surveillance
Sur la photo de mon "labo d'impression", vous remarquerez la présence d'un caméra sur la droite. Comme je vous disais plus haut, l'impression 3D est une affaire de patience, et de nombreuses heures sont nécessaires pour finaliser une impression. En installant une caméra wifi, il sera possible depuis un téléphone de visualiser votre imprimante pour s'assurer que tout se déroule correctement, ou pour voir l'état d'avancement de votre création.
J'ai aussi équipé la prise d'alimentation de l'imprimante avec une prise électrique wifi, ce qui me permet d'arrêter l'impression si je me rend compte qu'il y a un problème, ou d'arrêter l'imprimante lorsque son travail est terminé.
Il est bien entendu que pour pouvoir utiliser la caméra et la prise, ces 2 accessoires doivent être sous le couvert du réseau wifi de votre box.

Conclusion

Pour travailler les objets, il vous faudra aussi quelques outils dont les plus indispensables sont un cutter et un ébavureur. Quelques limes de petites tailles sont aussi à prévoir pour peaufiner les objets imprimés. Les impressions obtenues sont de très bonne qualité, la différence avec un imprimeur 3D professionnel, c'est que ce dernier pourra vous dessiner parfaitement un objet, pour le novice, il faut beaucoup d'entrainement pour maitriser les logiciels de conception 3D.

Quelques exemples d'objets créés, en qualité rapide et standard, lors des tests

A noter que Dagoma propose un système de parrainage lors d'achat d'une de leurs imprimantes. Le parrain et le filleul reçoivent tous les 2, une bobine de filament gratuitement. Lors de la commande il suffit juste d'indiquer dans la case parrainage, l'adresse mail de votre parrain, vous pouvez utiliser la mienne (hjj@free.fr) pour profiter de l'offre, j'en serais enchanté.

L'impression 3D, ce n'est donc pas si compliqué, je pense avoir fait le tour de l'installation du système, nous verrons dans un prochain article l'impression proprement dite, les paramètres à gérer, la conception graphique, ainsi que l'utilisation de l'écran de contrôle.