Un atelier de découverte du fonctionnement de l'imprimante 3D et de la modélisation 3D.
Thématiques
- Impression 3D
- Modélisation 3D
Participants
10
Durée
2h
Public
Adultes dès 12 ans
Prérequis
Maîtrise de base de l’ordinateur
Matériel
- Imprimante 3D, filament
- Postes pour les participants
- Vidéoprojecteur
- Objets imprimés en 3D, croisant différentes techniques de modélisation (scanner 3D, CAO, photogrammétrie, données topologiques, …), illustrant certaines particularités de l’impression 3D (supports en fonction de l’angle de porte-à-faux, adhérence au plateau, motifs de remplissage), et certaines utilisations de l’impression 3D (décoratif, prototypage industriel, bricolage, réparations, ludique, scientifique, …)
- (optionnel) Raspberry Pi avec Octoprint
Préparation
- Installer Ultimaker Cura sur les postes, et configurer le logiciel pour l’imprimante à disposition
- Connecter tous les postes des participants à un compte partagé Tinkercad
- Disposer les objets de présentation sur une table
- (optionnel) Démarrer le Raspberry Pi et afficher l’interface OctoPrint
Déroulé
Introduction (5 min)
Présenter le lieu, le(s) animateur(s), le déroulé de l’atelier.
Présentation de la machine (15 min)
Présenter le consommable, la machine et son fonctionnement en interaction avec les participants : comment pensez-vous que cela fonctionne ?
Présenter le consommable, l’acide polylactique (PLA). Il s’agit d’un bioplastique, compostable (difficilement, pas en milieux naturel), composé principalement d’amidon de maïs. Il n’est pas toxique, ou dangereux pour l’environnement (source CNRS).
Ce plastique est chauffé par la tête de l’imprimante, l’identifier sur l’imprimante. La température de fusion est autour de 150°C. La tête monte à 210°C : plus elle sera chaude, plus le plastique sera fluide.
Présenter les 3 axes de déplacements : 2 pour la tête, le dernier pour le plateau.
La tête procède en imprimant des couches de plastique.
Le plateau est chauffé pour atteindre 60°C. Cela permet d’éviter que le plastique, en refroidissant, ne se rétracte et se décolle du plateau. Montrer une vidéo de perte d’adhérence au plateau. 60°C est la température de transition vitreuse du PLA : la transition entre un état solide, rigide, et un état caoutchouteux.
(optionnel) Montrer l’interface OctoPrint et les relevés de température.
Lancer une impression d’un objet durant un peu plus d’une heure.
Présentation des objets (10 min)
Présenter les différents objets présents sur la table, la technique utilisée pour la modélisation, la durée d’impression, etc. Illustrer différentes applications de l’impression 3D. Répondre aux premières questions des participants.
Montrer par exemple le prototypage de mécanismes flexibles : Pourquoi les machines qui courbent sont meilleures.
Autres techniques d’impression (10 min)
Présenter d’autres techniques d’impression 3D :
Présenter également d’autres applications :
- Industrie alimentaire : Meet the Next Level Chocolate 3D Printer (chocolat)
- Mode : Nike’s Series of 3D Printed Shoes Continue Doing It (chaussure Nike)
- Médical : 3D Printed Prosthetic Arm (prothèse de bras, existe pour les animaux également) Temporary Teeth 3D Printing in 12 Minutes (dent, pressenti comme un des plus gros marchés 3D médical à venir). Pour les tissus organiques, ce n’est encore que de la recherche, mais ça marche un peu (des couches de cellules vivantes sont déposées sur un gel ou une matrice de sucre).
- Reproduction d’artéfacts historiques (pharaon égyptien) ou de monuments (Stoofbrug, un pont en métal à Amsterdam, également en vidéo)
- Bâtiment : BioHome3D 3D Printed House from University of Maine (maison dont le sol, les murs et le toit sont imprimés en 3D à partir de fibre de bois et de résines biologiques), Crane Wasp (impression de ciment, de fibres, etc.)
Modélisation (30 min)
Installer les participants sur les postes. Présenter Tinkercad comme une application web gratuite. Autodesk, l’éditeur de Tinkercad, propose également le logiciel Fusion360, gratuit pour une utilisation individuelle, et permettant d’aller plus loin dans la modélisation.
Commencer une nouvelle création. Expliquer comment se déplacer, tourner et zoomer dans Tinkercad.
Porte-clé (Version 1)
Tinkercad fonctionne par manipulation de volumes élémentaires. Utiliser un cube pour créer une plaque de 50x20x2 mm. Montrer les fonctionnalités de texte et de dessin. Expliquer la fonctionnalité d’alignement.
Laisser aux participants une dizaine de minutes pour ajouter des éléments décoratifs sur la plaque (un prénom, un dessin, etc.).
Expliquer le fonctionnement du perçage. Ajouter un cylindre de perçage dans un coin de la plaque, pour en faire un porte-clés. Expliquer et utiliser la fonctionnalité de groupement.
Demander aux participants de renommer le fichier avec leur nom. Passer auprès d’eux vérifier la validité des dimensions et des motifs choisis.
Porte-clé (Version 2)
- Placer un cube
- Redimensionner la base en 40*20 mm (étirer la largeur)
- Aplatir à 2 mm d'épaisseur
- Placer un « toit arrondi » (bleu ciel)
- Tourner le toit à 90° en arrière puis 90° dans le sens trigonométrique (anti-horaire)
- Aplatir à 2 mm d'épaisseur
- Déplacer vers le haut (de 5 mm) pour la poser à nouveau sur la grille
- Déplacer pour coller le toit à la plaque
- Ajouter un cylindre de perçage
- Redimensionner la base à 16*16 mm
- Activer la vue de haut et désactiver la symétrie
- Placer le cylindre entre le toit et la plaque
- Tout grouper
- Placer un texte sur la plaque
- Écrire le texte souhaité
- Redimensionner la base comme souhaité pour rentrer dans la plaque
- Aplatir le texte à 1 mm d'épaisseur
- (optionnel) Aligner verticalement le texte sur la plaque
- Tout grouper
Médaille olympique
Guider les participants dans la réalisation du gabarit de la médaille :
- Ajouter un cylindre plein de 60x60x4 (augmenter le nombre de côtés pour lisser la forme)
- Ajouter un cube plein de 30x20x4
- Positionner et grouper les deux coins arrondis supérieurs au cube
- Ajouter un cube plein de 26x7x4
- Positionner et grouper les quatre coins arrondis supérieurs au petit cube
- Convertir le petit cube en creux
- Centrer horizontalement les trois éléments
- Positionner verticalement les trois éléments et grouper
- Ajouter un cylindre creux de 54x54x2 (augmenter le nombre de côtés pour lisser la forme) à 2 mm de hauteur
- Centrer horizontalement et aligner au bas de la médaille, puis monter le cylindre de 3 mm à l’aides des flèches directionnelles du clavier
- Grouper
Importer un pictogramme olympique, préalablement converti en SVG, de 1 mm de haut. Positionner et grouper. D’autres silhouettes que les pictogrammes olympiques peuvent être proposés : du texte, des silhouettes de sportifs, etc.
Petit pot de fleur
- Placer un paraboloïde (blanc)
- Redimensionner la base 30*30 mm
- Étirer vers le haut à 80 mm
- Placer un cube creux
- Redimensionner le cube en 404040
- Déplacer le cube en 40 mm de haut
- Déplacer le cube sur la partie haute du paraboloïde
- Grouper le paraboloïde et le cube
- Retourner le paraboloïde
- Placer un texte au sol
- Écrire le texte souhaité
- Redimensionner le texte à ~16 mm de largeur
- Tourner le texte de 90° vers l'avant
- Déplacer le texte à ~22 mm de hauteur
- Avec l'outil d'alignement, centrer le texte horizontalement par rapport au pot
- Étirer le texte en profondeur afin qu'il dépasse bien dans et hors du pot
- Perçage interne
- Sélectionner le pot
- Appuyer sur Ctrl+D pour le dupliquer
- Changer le dupliqué (sélectionné actuellement) en perçage
- Attraper une poignée de redimensionnement en maintenant Maj et Alt enfoncées, et réduire la taille d'un cran, à une base de 28 * 28 mm
- Monter le creux interne de 3 mm, il dépasse (ne pas grouper pour le moment)
- Perçage externe
- Sélectionner à nouveau le pot
- Appuyer sur Ctrl+D pour le dupliquer
- Changer le dupliqué (sélectionné actuellement) en perçage
- Attraper une poignée de redimensionnement en maintenant Maj et Alt enfoncées, et augmenter la taille d'un cran, à une base de 32 * 32 mm
- Ajouter un cube plein sur le sol
- Redimensionner ce cube à 50+ 50+ 40 mm
- Placer ce cube au centre du modèle
- Grouper le cube et le perçage extérieur (sélection multiple avec Ctrl+clic)
- Convertir en perçage
- Tout grouper
- Perçage final
- Ajouter un cylindre de perçage au sol
- Redimensionner la base à 4 * 4 mm
- Activer la vue de haut sans perspective
- Placer le cylindre au centre du pot
- Tout grouper
Tranchage (15 min)
Exporter le fichier au format STL. Expliquer rapidement le principe de la tessellation et l’utilisation de triangles pour représenter nos surfaces modélisées. Montrer par exemple que le cylindre n’est pas parfaitement circulaire.
Expliquer le principe de langage machine. Ouvrir le fichier STL dans Cura.
Présenter différents paramétrages : hauteur de couche, vitesse, remplissage, supports et adhérence, en s’appuyant sur des objets de démonstration.
Montrer l’onglet « Aperçu » et les différentes couches qui constitueront la pièce imprimée, à l’aide des curseurs de progression.
Exporter le fichier GCODE. Montrer le contenu d’un tel fichier avec le Bloc-notes : une liste d’instructions indiquant une position et une quantité de plastique à extruder.
Conclusion (5 min)
Demander aux participants une adresse mail ou un numéro de téléphone pour être prévenu lors de l’impression de leur pièce, afin qu’ils puissent venir la chercher dans les jours qui suivent.
Présenter les modalités d’accès et d’utilisation des machines de l’Atelier en dehors des animations.
Ressources
Ce déroulé est publié sous licence CC BY-NC-SA 4.0.
