Master2 : prototypage rapide et impression 3D

Prototypage rapide et impression 3D
Olivier Watté
twitter/linkedin/github : @owatte
Olivier Watté (Biolotech) Prototypage rapide et impression 3D Université des Antilles - septembre 2018 1 / 42

Qui suis-je?
Olivier WATTÉ
hacker, entrepreneur
software engineer
Fondateur et président Biolotech
(biolo.tech)
Porte-parole association GwadaLUG
www.gwadalug.org
Olivier WATTÉ
twitter/linkedin/github : @owatte

Qui possède une imprimante 3D ou une CNC?
Qui a déjà utilisé une imprimante 3D?
Qui a déjà fabriqué une imprimante 3D?
Qui fait de la modélisation 3D?
Quel(s) logiciel(s) de modélisation utilisez-vous?

Plan du cours
UE prototypage rapide et impression 3D
,
2 Intro - le prototypage en 2 diapos
3 Une imprimante 3D, mais pour quoi faire?
4 Impression 3D : Liberté, innovation et business
5 Résumé : l’impression 3D de bureau en 3 diapos
6 La fabrication additive FFF
7 Programmation paramétrique avec OpenScad

Intro : le prototypage
résumé en 2 diapos

Machine-outil à commande numérique
Commande numérique par ordinateur
(O,x,y,z)
CNC (computer numerical control)

Méthodes de prototypage : fabrication soustractive vs additive
Fraiseuse CNC, imprimante 3D, graveurs et découpeurs laser
Crédit https://www.3dnatives.com/impression-3d-ou-usinage-cnc-17042018/

Une imprimante 3D?
Mais, pour quoi faire?

Télécharge ce que tu veux et imprime le
https://www.thingiverse.com/explore/popular

Télécharge et imprime ton gun
https://all3dp.com/3d-printed-gun-firearm-weapon-parts/

Impression 3D et biologie
Prothèses et exosquelettes
Coraux imprimés (Ile de Bonaire)
Mr Stubbs : alligator prothèse de queue
imprimée

Impression 3D et vivant
Impression de tissus vivants et d’organes viables
https://www.evolving-science.com/bioengineering/3d-human-organs-00719

Imprime ta case, en 24h . . .
Impression - construction de maisons et de bâtiments
https://www.aniwaa.fr/imprimante-3d-construction-maison/

Imprimer une maison pour moins de 4000$
Fabrication additive + béton
https://www.youtube.com/watch?v=wCzS2FZoB-I

Impression 3D :
liberté, innovation
& business

Il était une fois . . . l’impression 3D
Inventée par des poètes, réalisée par des ingénieurs puis brevetée
1960 Arthur C Clarke (auteur de 2001 l’Odyssée de l’Espace)
1972 Hergé (Dessin animé Tintin et le lac aux requins)
1984 1er brevet sur l’impression 3D, dite fabrication additive est déposé par
des Français (CILAS ALCATEL)
1987 brevet procédé SLS (Sintering Laser System = frittage laser sélectif)
fabrication additive couche par couche de poudres polymères par frittage
laser
1988 brevet procédé FDM (Fused Deposition Modeling = dépôt de ﬁl fondu)
1995 brevet procédé DMLS (Metal Laser Sintering = impression 3D métallique
par frittage laser)

Open Hardware et RepRep
Libérée par des hackers et popularisée via l’Internet
2004 naissance du projet RepRap
(sur IRC)
2007 lancement du projet RepRap
2009 brevet FDM arrive dans le
domaine public
2010 Prusa Mendel (Joseph Prusa,
core dev RepRap)
2012 Prusa i3
2017 Prusa i3 MK3 https://josefprusa.cz/open-hardware-meaning/

Prusa < 1000$
https://shop.prusa3d.com/

Un ﬁrmware libre pour les imprimantes
RepRap, Ultimaker, et maintenant partout
marlinfw.org

Dynamisation économique et innovation
https://lexpansion.lexpress.fr/high-tech/pour-barack-obama-l-impression-3d-sera-la-prochaine-revolution-industrielle_1340408.html
L’Amérique doit investir dans la création de
centres d’impression 3D pour :
redynamiser l’innovation
créer des emploi
relocalisation de la production dans les
pays riches (obsolescence du concept
de main d’œuvre)
Barack Obama
discours de l’Union février 2013

Repère : l’impression 3D
résumée en 3 diapos

Technologies d’impression 3D de bureau
SLA (stéréolithographie) vs FDM (dépôt de filament chaud)
techno SLA photopolymérisation résine par UV FDM/FFF dépôt de filament fondu
1ers prix 1000 et 4000e 200 et 700e
précision jusqu’à 0.05/0.01 mm 0.1/0.05 mm
qualité très haute, surface extrêmement lisse /! moyenne à haute 1
tenue très mauvaise résistance aux UV mauvaise résistance à la chaleur 2
.
matériaux à partir de 70ele litre à partir de 20ele kg
licence majoritairement fermée majoritairement ouverte
techniques peu de choix (joaillerie, prothèses den-
taires)
très grand choix de matériaux flexibles,
conductibles ou même solubles
post-trait. difficiles et très techniques 3
très simple (ponçage / peinture, vernis)
faiblesses Déformation progressive puis cassure Déformation progressive puis cassure
1. diamètre buse d’extrusion et précision mouvements extrudeur (X/Y)
2. ABS 105◦C, polycarbonate plus haut
3. bain isopropyl + expo UV

Les ﬁlaments pour FDM/FFF
Plastiques, bio-plastiques et matériaux composites
https://help.prusa3d.com/l/en/article/oLsYG3Pc3r-3-d-printing-materials-filaments

Les imprimantes FDM/FFF cartésiennes et delta
https://www.3dnatives.com/imprimantes-3d-fdm-060620173/
Imprimante cartésienne
la tête d’impression axes X-Y
plateau se déplace sur l’axe Z
Prusa, Makerbot, ultimaker
Imprimante delta

Et moi, alors,
qu’est-ce que je peux faire ?

Open source & logiciels libres = faisabilité intellectuelle
Des outils, des lieux et des communautés
Hackerspace, makerspace et autres fablabs
Example
Université des Antilles
Bientôt un club informatique, équipé et ouvert, sur le campus de Fouillole en Guadeloupe?
@suivre

Make it or copy it, but do it
Everything is possible
RepRap, Replication Rapid prototyper : une imprimante tridimensionnelle
auto-réplicative et libre 4
4. c’est-à-dire sans brevet, et dont les plans sont disponibles pour tout le monde) sous licence Licence publique générale GNU.

Arduino and Co
projet lancé en 2003
1ers modèles commercialisés à 50$
septembre 2018
kit complet impression 3D : 30.99$ a
a. kit Geeetech 3D Printer Mega 2560
+ RAMP 1.4 Extend Shield + DRV8825 Stepper Driver Set

Hackers de tous pays unissez-vous
Fix the world
youtu.be/sposmlVhhaE

Démo imprimante 3D SLA Open Source par Josef Pr˚uša
22 septembre 2018
youtu.be/rZXmtCFBtXg
https://www.prusaprinters.org/
introducing-original-prusa-sl1-open-source-sla-3d-printer-by-josef-prusa/

La fabrication additive FFF
Fused Filament Fabrication 5
5. L’emploi de FDM, (Fused Deposition Modeling) n’est pas libre; dans la suite du cours j’utiliserai donc exclusivement FFF

Impression 3D = hardware + software
Convergence Réalité <-> VR
Hardware
1 imprimante(s)
2 ﬁlaments
ABS
Filaments techniques remarquables
PLA et bio-plastiques
Attention aux DRM!
Software
1 logiciels
modélisation
rendu
slicing
2 formats de ﬁchiers
Attention aux licences!

De la modélisation à l’impression 3D
Les étapes
1 modélisation : infographie tridimensionnelle représenter grâce un logiciel un objet
3D , par ajout, soustraction et modiﬁcations de ses constituants
2 rendu processus informatique calculant l’image 2D —comme une photographie—
d’une scène créée dans un logiciel de modélisation 3D
3 tranchage : conversion logicielle (slicer) d’un objet modélisé en 3D en informations
compréhensibles pour l’imprimante
4 impression : procédé de fabrication d’objet par superposition de couches de matière
(fabrication additive)
5 post-traitement : ﬁnition de l’objet (vapeur d’acétone, peinture, ponçage, vernis ...)

Logiciel de modélisation and co
Attention aux licences!
Logiciels de modélisation classés par licence non par gratuité

Du code et des ﬁchiers
Code source, STL et Gcode
Crédit : http://swissraspberry.ch/doku.php?id=serveur_d_impression_3d_avec_octoprint

Gestion de projet : code source et génie logiciel
De la gestion de versions à l’intégration continue
Gestion de version
GIT
Branches
Fusion (merge)
Modèle de branches
(branching model)
GitFlow
Intégration
Intégration Continue
Crédits http://www.nicoespeon.com/fr/2013/08/quel-git-workflow-pour-mon-projet/

Modélisation & impression 3D :
programmation paramétrique
avec OpenScad

Environnement de travail et pré-requis
Des logiciels libres et des services gratuits
Compte Github actif
TP et TD seront à commiter en temps
réel sur https://github.com/
Seuls les éléments publiés sur ce
compte github seront évalués pour la
notation
Les éventuels éléments textuels seront
à publier dans un format texte ouvert :
tex, markdown ou html.
Workstation GNU/Linux a
Firefox
OpenScad
Blender
Atom
Shell
client SSH (+ utilisation de vim via SSH)
clé publique SSH
Git
a. J’utilise et je recommande GNU/Linux Debian https://www.debian.org/

Problématique N◦
1
Comment installer Openscad sur un GNU/Linux récent?
Des dépendances trop anciennes ...
Openscad n’est plus disponible dans les distributions récentes comme
GNU/Linux Debian 10 (Buster) ou GNU/Linux Ubuntu 18.04 (Bionic Beaver) : openscad
dépend d’une version vieille version de QT4,supprimée dans les nouvelles distributions a
.
a. QT4 dépend de vieilles librairies non maintenues. Il n’est donc pas envisageable de
recompiler Openscad dans ces environnements pour le faire fonctionner
1ère piste : openjscad
Une version d’openscad, full javascript est disponible en ligne et peut s’exécuter dans un
simple navigateur : https://openjscad.org/

GNU/Linux Installation d’Openscad en local
Résultat(s) attendu(s)
Installations réalisées sur une
Debian GNU/Linux Ubuntu sid

Openscad sur ton mobile?
Scorchcad, un projet RepRap
ScorchCAD is an Android version of
OPENSCAD. It does not currently
support the entire utility of OPENSCAD,
but does a good job of quickly
rendering and exporting in STL format,
objects drawn with cube, cylinder,
sphere, union, difference, translate,
color, for, else, if, echo, and many other
of the OPENSCAD commands.
source : https://reprap.org/wiki/ScorchCAD

Logiciels libres
Cette présentation a été entièrement réalisée
avec des logiciels libres :
GNU/Linux Debian
Firefox
Gimp
▲❆❚❊❳ et Beamer
Texmaker
Evince
Ghostscript
Creative Commons
Cette présentation a été réalisée par
Oliver Watté - Biolotech
et est diffusée sous licence
Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)

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