Dossier : ce qu’il faut savoir sur l’impression 3D

Étude de cas : Imprimante 3D Up Easy 120

L’extrusion consiste donc à prendre un matériau, au hasard du plastique, et le fondre avant de le déposer sur un plateau mobile. Une fois solidifié, on obtient un objet en trois dimensions.

Nous avons testé le procédé grâce à l’imprimante Up Easy 120, qui nous a gentiment été prêtée par la société française A4 Technologies. Elle se spécialise plutôt sur le secteur éducatif, insistant sur le fait que l’outil pourrait révolutionner la façon dont les étudiants de filières technologiques travaillent.

Extérieurement, l’objet est nettement plus simple, et nettement moins encombrant que l’on pourrait l’imaginer. Elle viendra sans trop problème trouver sa place sur un bureau avec ses 245 x 260 x (h) 350 mm et ses 5 kilos.

L’installation n’est pas non plus particulièrement complexe, il suffira simplement de la connecter à une prise de courant et de la relier à un ordinateur grâce à un câble USB. Reste ensuite à installer les drivers (ainsi que le logiciel dédié à l’impression) et le monde merveilleux de l’impression 3D s’ouvre devant vous. Enfin en théorie.

Mano a mano

Une fois branchée, l’imprimante va encore requérir un peu d’installation et de paramétrage. Il va falloir mettre en place une plaque sur le plateau de l’imprimante qui sera tenue par des pinces. Alvéolée, c’est elle qui permettra à la première couche de plastique de bien se fixer et c’est cette première couche qui servira elle-même d’attache à la pièce prototypée à proprement parler.

Un plateau qu’il faudra également ajuster. Si sa position par défaut est trop éloignée de la buse, la première couche ne sera pas bien accrochée à la plateforme, ce qui se traduira inévitablement par une pièce ratée. Trop proche et la buse viendra “gratter” la plaque, sur les premières couches, ce qui n’est pas non plus idéal, quoiqu’un peu moins grave.

La démarche est donc essentielle, malheureusement, elle est assez fastidieuse. Le plus simple reste de le faire à l’aide d’une feuille de papier pliée en deux que l’on glisse entre la buse et la plaque. Cela correspond grosso modo à une épaisseur de 0,1 mm, soit l’espace désiré correspondant au niveau de précision de la machine. Il faut ensuite chercher à remonter petit à petit le plateau, jusqu’à ce que la feuille soit presque coincée entre les deux, mais pas tout à fait. Il ne faudra pas forcément le refaire à chaque impression, mais tout de même assez régulièrement.

La bonne nouvelle est que l’on se rend assez vite compte que quelque chose ne va pas, on pourra donc arrêter l’impression rapidement pour procéder au recalibrage. Conscient que la démarche est fastidieuse, A4 propose désormais à son catalogue une deuxième version de son imprimante pouvant se régler automatiquement à l’aide d’un capteur infrarouge.

Une solution système D qui fait ses preuves une fois qu’on a bien compris le truc. Toujours dans le domaine du paramétrage, il faut aussi bien veiller aux origines des axes X et Y (Z étant la hauteur) pour que tout se passe bien. C’est plus simple à faire pour ces axes et, si les impressions se passent sans problème, il ne faudra pas le faire souvent. Il ne sera nécessaire que si, pour une raison quelconque, le plateau venait à être bloqué durant une impression, ce qui déréglerait les origines. Dernière chose, – que l’on aurait pu faire avant d’ailleurs – placer la bobine de plastique ABS sur l’imprimante puis l’amorcer dans le mécanisme.

Réglages Software

L’aspect matériel réglé, on en arrive donc à l’impression elle-même, elle passera nécessairement par le logiciel de l’imprimante. Sous ses airs années 90, le logiciel est assez complet et permettra de faire à peu près ce que l’on veut par rapport à l’impression en tant que telle. Ce n’est, en revanche, pas l’endroit pour modéliser une pièce, il faudra un logiciel dédié, ou trouver des pièces déjà prêtes dans une bibliothèque (au format .STL). On citera notamment Thingiverse, un site où nous avons trouvé la plupart des pièces que nous avons imprimées.

On pourra y modifier la taille de la pièce, sachant que la limite “utile” est de 13 x 13 x 13 cm. En théorie, on peut imprimer des pièces de 15 x 15 x 15, mais l’issue est incertaine. A4, conseille donc de ne pas dépasser les 13 cm d’arête (notamment à cause des pinces qui mordent légèrement sur la plaque). C’est aussi elle qui permettra de modifier les paramètres d’impression telle que la densité de la pièce. Un paramètre qui joue sur la solidité de la chose. Plus c’est dense, plus c’est solide, mais c’est aussi plus long et plus consommateur de matériau, on y reviendra.

Le logiciel servira aussi à choisir l’orientation de l’objet sur le plateau, il faudra veiller à ce qu’elle soit le plus à plat possible. Comme nous le disions dans la première partie, l’extrusion à un gros défaut : elle ne permet pas vraiment de créer des objets trop verticaux comme le montre notre “Tour Eiffail”. Un exemple typique qui donne un bon exemple des limites de l’imprimante. C’est cette verticalité qui pose le plus de problèmes.

Une fois que l’on a bien compris le principe, le résultat est très souvent convaincant. Les pièces ne sont pas aussi lisses que celles sorties d’un usinage classique, mais c’est suffisamment fin pour se faire oublier. C’est un peu moins propre au niveau de la partie en contact direct avec le ou les supports.

Pour les parties suspendues, l’imprimante va en effet créer une sorte d’échafaudage (visible dans l’image ci-dessus) afin de créer la pièce à la bonne hauteur. Une fois la pièce terminée, il faudra la détacher, ce qui se fera sans trop de problèmes pour peu qu’on l’on ait une bonne prise (c’est un peu plus compliqué pour les faces du “Campanion Cube” qui nécessitent une pince à épiler), mais cela laissera inévitablement des traces. Il faudra donc prendre en compte ce paramètre lors de l’impression, sans oublier l’orientation de la pièce. Résultat : Il faudra parfois réfléchir avant l’usinage et trouver le meilleur compromis.

Patience et longueur de temps

Lorsque l’impression est lancée, le logiciel va calculer le modèle couche par couche, et l’imprimante se met en branle en annonçant à la seconde près la durée de l’impression et la quantité de matériaux nécessaire. L’estimation est d’ailleurs assez précise.

Et là, le choc. Comptez souvent plusieurs heures en fonction du taux de remplissage et bien évidemment de la taille de l’objet, mais aussi de la présence ou non de détails. Comptez près de 4h30 pour un objet peu complexe comme ce Mickey et jusqu’à 36 heures pour un cube de 13 x 13 x 13, avec la densité réglée au maximum. Comme le montre l’image ci-dessous, la durée d’impression d’un cube de 3 x 3 x 3 variera sensiblement en fonction du taux de remplissage. Évidemment, plus l’objet est gros, plus la différence sera notable.

On sera donc vite tenté d’opter pour des pièces aérées, mais elles manquent parfois de solidité. On choisira donc plus volontiers une densité supérieure, le taux plein n’apporte en revanche pas grand-chose pour une durée et un coût en matériau supplémentaires qui nous ont semblé trop importants.

Avec ces paramètres, vous aurez de quoi faire avec une bobine de 700 grammes. Les plus gros modèles dépassaient rarement les 50 grammes. Notre imprimante a tourné presque sans discontinuer pendant une semaine et nous n’avons pas réussi à épuiser la bobine. En cas de besoin, A4 la propose à 46 euros hors taxes.

Sortie d’usine(age)

Une fois finie, il faudra encore détacher la pièce de la plaque de l’imprimante. Il faudra utiliser une petite spatule en métal pour décoller la première couche de la plaque. C’est assez difficile et il faudra prendre le coup de main. On conseille d’ailleurs d’utiliser un gant, pour éviter de se blesser au cas où la spatule métallique glisserait, on en a fait les frais.

Si l’objet est simple, on s’amusera ensuite à décoller le ou les échafaudage(s) en ABS. Selon la pièce, on devra encore fignoler à la pince à épiler. Les plus pointilleux pourront également poncer les parties en contact avec lesdits échafaudages. Les geeks amateurs de bibelots pourront également s’amuser à la peindre, une version moderne du soldat de plomb en somme.

On l’aura compris tout au long de ce test : l’impression 3D n’en est pas encore vraiment plug and play, et il faut un certain temps d’apprentissage pour s’en servir dignement. Toutefois, si les premières heures sont difficiles, on prend assez vite le coup de main et lancer une impression n’est pas si compliqué.

Pour le grand public, la technologie est intéressante, mais elle nécessite tout de même deux prérequis. Le premier est d’avoir de l’argent à investir dans une imprimante : la UP Easy 120 est tout de même proposée à près de 2000 euros TTC. Il existe certes des modèles moins onéreux, mais qui risquent de proposer une qualité d’impression/fiabilité inférieure.

Le second est tout de même de maîtriser les logiciels de conception 3D. S’il existe des bibliothèques, elles pourront vite devenir insuffisantes. Si elles regorgent de bibelots en tout genre, il est évident que le potentiel est nettement plus large dès que l’on est en mesure de créer ses propres pièces.

Autrement dit, monsieur tout le monde ne pourra pas encore trouver dans l’impression 3D la révolution attendue, faute d’un écosystème encore trop peu fourni et d’un prix encore un peu élevé. Les “prosumers” trouveront peut-être un peu plus de satisfaction. C’est une autre histoire pour les professionnels. Rendez-vous dans la troisième partie.

Sommaire

1. Un peu d’histoire
3. L’impression 3D, pour quoi faire ?

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