Prototypage

L'impression 3D

laurie — Wed, 11 Nov 2020 12:36:06 +0000

L'impression 3D

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laurie Wed, 11/11/2020 - 13:36

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Fiche L'impression 3D

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Cela ne peut vous avoir échappé, les techniques d’impression 3D se développent de plus en plus ces dernières années et viennent bouleverser nos modes de production : coeurs artificiels, équipements sportifs, tiny house, bâtiments de plusieurs niveaux,... Tout ce qui s’imagine aujourd’hui peut se construire dès demain!

Vous aussi vous souhaitez virtualiser et matérialiser tout ce que vous imaginez en 3D? Cette fiche vous présente un aperçu des différentes technologies de fabrication additive (dont une description plus détaillée du processus d’impression FDM), les étapes nécessaires à la conception de votre objet en trois dimensions ainsi que quelques logiciels pour vous y découvrir cette technologie disruptive.

Pour quoi faire ?

L’impression 3D vous permet de :

Réaliser des pièces introuvables dans le commerce, des pièces trop coûteuses,...
Personnaliser vos produits afin de répondre à des besoins spécifiques, chaque réalisation peut être unique!
Prototyper rapidement : avec l’impression 3D, vous gagnez du temps, de l’argent et de la précision. Plus besoin de créer plein de moules pour arriver à fabriquer la pièce tant désirée, vous gagnez en agilité et réduisez vos itérations. La méthode de fabrication est considérablement accélérée grâce à cette technologie!
Optimiser aisément le design de vos pièces : réduire le gaspillage de matière, les coûts de production, tenter des formes complexes,...

Pour qui ?

Une multitude de secteurs peut être intéressée par l’impression 3D! Voici quelques idées d’applications :

L’architecture et la construction : impression de maquettes, de bâtiments plus durables, (re)construction rapide,...
Le secteur médical : impression d’appareils médicaux, de prothèses et d’implants adaptés, d’organes,...
L’industrie chimique : impression d’assemblages moléculaires,...
La mécanique
L’agroalimentaire : impression de moules complexes, impressions alimentaires,...
L’éducation : les réalisations 3D servent comme supports d’apprentissage à de nombreux autres domaines
L’aéronautique et l’aérospatiale : impressions de pièces spécialisées, de structures complexes,....par exemple, Airbus a imprimé des pièces certifiées pour le vol et des structures de cabines, la Nasa a imprimé un système correcteur pour un moteur de fusée,...
La défense : impressions d’équipement, d’armes,...
Le retail et la distribution : c’est toute la chaîne de valeur qui peut être repensée grâce à l'impression 3D (distribution instantanée, personnalisation du produit, production à la demande,...)
L'énergie : impressions de panneaux solaires, d’hélices,... retrouvez plusieurs idées de projets pour ce secteur sur Sculpteo.
L’automobile : voici une liste de projets déjà réalisés, on peut citer la personnalisation des jantes ou de l’esthétisme complet du véhicule, la réduction de son poids, le développement de voitures moins polluantes,...
La mode et le textile : impressions directes sur les tissus, assemblage sans couture, mélanges de matières, innovation dans les fonctionnalités du vêtement,...
La robotique : amélioration de robots spécialisés.
L’optique
Les productions industrielles
L’audiovisuel et le cinéma : réalisations de décors, d’accessoires, de maquettes, de costumes et de figurines grâce à l’impression 3D.
La joaillerie : impressions rapides de bijoux personnalisés, avec des matériaux précieux et selon des formes complexes, l'impression 3D s’invite dans l’univers du luxe!
L'électronique : impression de composants et de circuits électroniques

De plus, cette technologie est de plus en plus accessible financièrement; elle ne s’adresse plus uniquement aux professionnels mais également aux particuliers qui veulent revisiter leurs hobbies!

Comment ?

L'impression 3D, ou fabrication additive (FA), regroupe l’ensemble des procédés de fabrication de pièces en volume par ajout ou agglomération de matière.

Dans la suite de cette fiche, nous vous décrivons très brièvement les trois différentes technologies d’impression additive et plus spécifiquement, les étapes du processus d’impression par dépôt de fil (FDM). Nous vous invitons également à découvrir le Fab-C qui vous permettra de vous initier ou de vous perfectionner dans l’impression 3D.

Les différentes technologies d’impression 3D

Nous présentons très succinctement les 3 grandes catégories de technologies de fabrication additive, quelques points forts et quelques points faibles,... Vous pouvez trouver davantage d’informations à ce sujet ici.

L’impression par dépôt de fil ou extrusion (FFF ou FDM)

Il s’agit de la technique d’impression 3D la plus populaire car elle est rapide, économe et accessible à Monsieur et Madame Tout-le-monde. Votre objet est modelé par un dépôt et une superposition de couches de filament thermoplastique en fusion (“Fused Filament Fabrication” ou “Fused Deposition Modeling” ).

Vous trouverez une large gamme de matériaux thermoplastiques disponibles (par exemple l’ABS, le PLA, le polycarbonate, le polyamide et le polystyrène) et dans de nombreuses couleurs.

Bien qu’il existe des machines professionnelles (Ultimaker, Zortrax,...) voire industrielles (Markforged notamment), ce n’est pas la technologie la plus utilisée pour cela car les modèles conceptuels sont assez basiques et la précision n’est pas très élevée.

La stéréolithographie (SLA en abrégé)

La technologie SLA utilise le principe de photopolymérisation où une lumière UV, provenant d’un laser ou d’un projecteur numérique (“Digital Light Processing”), solidifie une couche de résine liquide. De cette façon, l’objet est imprimé couche après couche.

Les avantages de cette technologie sont qu’elle est très précise et permet une très grande qualité des détails en termes de finition et de résolution des impressions car le laser est contrôlé et dirigé par des miroirs. Comme autre avantage, on peut également citer la bonne résistance inter-couches de l’objet.

Après traitement, les pièces imprimées doivent être nettoyées dans un bain de solvant, puis placées dans un four à ultraviolet afin de durcir. Attention, ce traitement peut légèrement déformer votre pièce.

La technologie SLA est assez coûteuse (surtout au niveau des exigences de maintenance) et demande une certaine expertise, elle est donc surtout privilégiée dans les secteurs industriels. Les avantages de cette technologie intéressent beaucoup les domaines de l’horlogerie, de la joaillerie, de la bijouterie, mais aussi les secteurs dentaires, médicaux et mécaniques (certaines résines sont d’ailleurs conçues spécifiquement pour ces secteurs!)... Ou encore le secteur de conception et de production d’instruments de musique!

Parmi les imprimantes 3D utilisant cette technologie, nous pouvons citer la Form 3 de FormLabs (ce sont d’ailleurs les pionniers de l’impression 3D personnelle par SLA!), l’imprimante 3D ProJet® 7000 HD de chez 3D Systems ou encore la Peopoly Phenom.

L’impression par liage de poudre (SLS, SLM, DMLS)

La troisième technologie d’impression 3D est celle du liage de poudre (aussi appelée “projection de lien”, ou “Binder jetting”) : un liant liquide est pulvérisé, grâce à une tête d’impression semblable à celle d’une imprimante 2D, sur un lit de poudre qui va ensuite se solidifier couche après couche pour former votre pièce finale.

Plusieurs méthodes utilisent cette technologie : la fusion sélective au laser (SLM), le frittage laser direct des métaux (DMLS), la fusion par faisceau d’électrons (EBM), la fusion multi-jets (MJF), l’impression en poudre à base de plastique, le frittage laser sélectif (SLS),...

Un post-traitement est nécessaire afin d’augmenter la résistance de votre objet imprimé; certaines pièces doivent être vernies (les céramiques par exemple) ou frittées dans un four spécifique (lorsqu’il y a un liant métallique).

Peu accessible aux amateurs et assez coûteuse, cette technologie ne dispose pas encore d’une communauté aussi développée que les imprimantes 3D utilisant des filaments en plastique (FDM) ou de la résine (SLA). La technique du liage de poudre est plutôt réservée au prototypage professionnel ou à la fabrication industrielle car elle permet un grand volume d’impression, la conception de pièces très complexes et d’avoir une meilleure prévisibilité du produit fini au niveau de ses propriétés mécaniques, ce qui est parfait pour le développement de pièces en série!

La polyvalence des types de matériaux qui peuvent être utilisés est un atout supplémentaire. En effet, une multitude de poudres peut servir de consommables : gypse, sable, céramiques, métaux (titane, aciers inoxydables, cuivre,...), polymères granulaires,... et il est également possible de faire des modèles en couleur!

Vous trouverez des imprimantes 3D à liage de poudre chez 3D systems, Concr3de, ExOne, Höganäs, FormLabs (avec l’imprimante Fuse 1),...

L'impression 3D FDM

Bien que cette partie décrit le processus d’impression d’un objet en trois dimensions à l’aide de la technologie FDM, les étapes sont presque identiques si vous utilisez les autres technologies décrites dans la section ci-dessus : vous aurez tout autant besoin du fichier de modélisation de votre objet et celui-ci devra passer par un logiciel de tranchage avant l’impression.

Illustration du processus d’impression d’un objet 3D

Matériel requis pour une impression FDM

– une imprimante 3D FDM,

– une bobine de filament,

– un fichier 3D (au format STL ou OBJ),

– un logiciel de slicing (ou logiciel de tranchage) pour trancher le fichier et transmettre les indications à l’imprimante,

– un ordinateur.

Les différentes étapes

1. La modélisation de votre objet

Pour pouvoir imprimer en 3D, il vous faut impérativement un fichier 3D de votre objet. Pour obtenir cela, vous avez 3 possibilités :

construire votre modèle 3D grâce à un logiciel CAO,
scanner votre objet en 3D,
télécharger des modèles tridimensionnels existants : vous pouvez en trouver des gratuits facilement sur de nombreux sites, par exemple Thingiverse, Cults3d, My mini factory, YouMagine,....

Quel que soit le moyen choisi, vous devez disposer à la fin de votre modélisation d’un fichier .stl ou .obj à importer et à ouvrir dans le logiciel d’impression 3D fourni avec votre imprimante 3D.

Illustration de l'étape de modélisation du projet

2. Préparation du fichier avant l’impression 3D

Pour pouvoir imprimer votre objet en 3D, vous devez transformer le fichier de modélisation numérique en un fichier adapté à l’imprimante 3D. Pour cela, vous devez utiliser un slicer, un logiciel de tranchage qui va “trancher” votre objet en une série de couches superposées et fournir les instructions nécessaires à l’imprimante, dans un fichier G-Code. Si vous désirez en savoir plus sur cette étape ou connaître les slicers open source et gratuits les plus courants, rendez-vous sur la fiche relatives aux slicers.

Illustration de la préparation du fichier avant impression

3. Transfert du fichier G-Code à l’imprimante

Ensuite, vous devez transmettre votre fichier G-Code à votre imprimante, vous avez 3 manières de faire possibles :

En connectant votre imprimante 3D directement à votre ordinateur à l’aide d’un câble USB (attention au mode “veille” qui peut interrompre le processus!).
En enregistrant votre fichier sur une carte SD et l’insérer dans votre imprimante 3D.
En utilisant la connectivité WiFi. Plusieurs applications et logiciels existent pour utiliser ce processus (OctoPrint, Repetier-Host, AstroPrint,...). Voici un tutoriel vous expliquant comment faire avec Octoprint.

Illustration du transfert de fichier vers l'imprimante

4. Les réglages et connexions de votre imprimantes 3D FDM

N’oubliez pas de vérifier vos différents branchements, la stabilité de votre imprimante (particulièrement au niveau de la tête d’impression) et de votre plateau d’impression ainsi que son niveau (il ne faut ni trop de jeu, ni trop de résistance).

5. Le processus d’impression FDM en tant que tel

Pour commencer l’impression de votre objet désiré, insérez votre bobine de filament (généralement à base de plastique, PLA ou ABS) sur son support.

Ensuite, on vous conseille de couper le bout de votre filament en biseau pour faciliter son insertion dans le tube qui sert de guide-filament et ensuite, son entrée dans l’extrudeur. Mais qu’est-ce que l’extrudeur ? Composé de différentes parties (moteur d'entraînement, bloc chauffant, buse,...), l’extrudeur est ce qui permet à votre imprimante 3D d’éjecter le matériau liquide afin de créer votre pièce en 3D par additions successives de couches.

Illustration d'une imprimante 3D FM

Votre imprimante va chauffer le plateau et la buse d’extrusion. Pendant ce temps-là, un moteur (l’alimenteur/feeder) entraîne directement des roues crantées qui vont entraîner à leur tour le filament pour le pousser vers la source de chaleur de l’extrudeur.

Le bloc chauffant va chauffer la buse d’extrusion et faire fondre le fil. L’imprimante va déplacer la tête d’impression en déposant le filament fondu à des endroits précis sur le plateau. Quand une couche est terminée, le processus se répète couche par couche. Le filament fondu va refroidir et se solidifier afin de former votre objet en trois dimensions.

La durée de l’impression 3D dépendra de la taille et des paramètres de votre modèle selon la configuration que vous avez effectuée avec le logiciel de tranchage lors de l’étape 2.

Une fois imprimée, votre pièce 3D n’est pourtant pas “prête à l’emploi”... un petit post-traitement s’impose. Si vous avez utilisé du PLA, il est conseillé de polir votre objet à la main avec du THF (tétrahydrofuranne) pour lisser vos surfaces alors que si vous avez utilisé de l’ABS, préférez utiliser des vapeurs d’acétone.

Pour aller plus loin… Découvrez le !

Vous avez une question? Vous désirez en savoir plus ou tout simplement vous mettre à l’impression 3D? Delphine et Sylvain du Fab-C (partenaire du Hub Créatif de Charleroi) sont là pour vous aider! N’hésitez pas à les contacter!

Saviez-vous que…

Le Fab-C dispose d’une imprimante Ultimaker 3 avec les caractéristiques suivantes ?

Volume d'impression : de 215 x 215 x 200 mm
Précision : jusqu'à 20 microns avec Print Core 0.4mm
Température d'impression : jusqu'à 280°C
Double extrusion : avec matériaux de support
Print Core : interchangeables
Plateau chauffant : avec ajustement de niveau automatique

Sylvain vous explique d’ailleurs dans ce tutoriel comment changer le filament sur ce type d’imprimante!

Le Fab-C dispose également d’une imprimante Form2 de FormLabs pour l’impression résine (rappelez-vous… C’est la technologie SLA)! Ses caractéristiques sont les suivantes :

Volume d'impression : 14,5 × 14,5 × 17,5 cm
Technologie : Stéréolithographie (SLA)
Taille du faisceau laser : 140 microns
Puissance du laser : 1 x Laser 250 mW
Épaisseur de couches : 25 - 300 microns
Plateau chauffant : avec ajustement de niveau automatique
Supports des pièces : générés automatiquement / Retrait avec outils

Besoin d’une aide supplémentaire ?

Le Hub-C dans le cadre de ses services d’accompagnement numérique organise des workshops et groupes de travail en lien avec les nouvelles technologies de prototypages. Vous souhaitez un accompagnement pour votre projet innovant ou vous souhaitez participer à un prochain workshop? N'hésitez pas à contacter un membre du Hub ou de la fab-team ou à consulter les évènements à venir du Fab-C!

Vous avez une question spécifique à propos d’une fiche? Elles sont réalisées par les experts du CETIC (Centre d'Excellence en Technologies de l'Information et de la Communication), un centre de recherche appliquée en informatique situé à Charleroi. Vous trouverez toutes les coordonnées ici.

La conception assistée par ordinateur (CAO/CAD)

laurie — Tue, 10 Nov 2020 09:55:58 +0000

La conception assistée par ordinateur (CAO/CAD)

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laurie Tue, 11/10/2020 - 10:55

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La conception assistée par ordinateur (CAO/CAD)

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Vous êtes intéressés par le prototypage rapide sans pour autant être calé en dessin, calcul ou programmation? La conception assistée par ordinateur, ou CAO, est une solution qui va vous intéresser!

Si ces termes ne vous disent rien, pas de panique. Nous vous expliquons tout dans cette fiche : ce que c’est, son utilité, ses avantages,... et nous vous proposons également quelques logiciels libres et open source afin de découvrir cela par vous-mêmes!

Pour quoi faire ?

La CAO, c’est-à-dire la conception assistée par ordinateur (ou computer aided design - CAD en anglais), est une technologie de conception et de documentation techniques qui remplace le dessin manuel par un processus automatisé. Grâce à des logiciels et à des techniques de modélisation géométrique, vous pouvez organiser des fonctions techniques, concevoir et tester virtuellement des objets avant de le fabriquer véritablement. Un logiciel CAO facilite le design de votre pièce ou de votre série de pièces, que celles-ci soient complexes ou non.

Les différences entre la CAO et le DAO

Attention à ne pas confondre la CAO avec le DAO (Dessin Assisté par Ordinateur).

Le DAO est une composante de la CAO, il remplace les tables et planches à dessin d’autrefois. Il s’agit de logiciels spécifiques permettant la conception et l’édition de dessins techniques, de plans et modèles graphiques sur ordinateur. Les avantages du DAO sont

Une réalisation, une modification, un ajout ou une suppression rapide d’éléments. Faire cela sur un dessin réalisé à la main demande du temps et de nombreuses reproductions.
Une utilisation des données beaucoup plus facile : le DAO permet de gérer, transférer et reproduire les données beaucoup plus aisément.
Les données sont moins vulnérables qu’un dessin sur papier car elles peuvent être sauvegardées automatiquement.
Le risque d’erreurs est réduit : vous aurez beaucoup plus de précision avec une représentation 3D et les erreurs seront plus rapidement repérées.
L’association du dessin avec de nombreux outils vous permet d’obtenir de nombreux mélanges de couleurs et d’associer différents supports.

En résumé les logiciels CAO vous permettent de

rédiger plus facilement de la documentation de construction,
explorer des idées de conception,
visualiser des concepts grâce à des maquettes numériques et selon différents angles de vue,
simuler les performances d'une conception dans le monde réel.

Autrement dit, vous pouvez gérer l’intégralité du cycle d’une production industrielle avec un logiciel CAO.

Quels sont les avantages d’un logiciel CAO ?

Bien que certains logiciels CAO soient spécialisés selon un métier spécifique, il n’est pas nécessaire d’avoir des aptitudes particulières en dessin ou en programmation pour découvrir la CAO. Certains logiciels se trouvent à la portée de tous!

Les logiciels de Conception Assistée par Ordinateur augmentent grandement votre productivité grâce à l’automatisation de nombreuses tâches et à la réduction des délais d’exécution, mais également grâce à une planification exacte et à une grande précision de calculs : vous pouvez travailler de manière précise sur le design de votre produit sans craindre d’erreur dans le processus de conception.

Grâce à l’imagerie 2D et 3D, vous pouvez visualiser plus aisément votre objet, tant au niveau de son aspect, que de sa structure ou encore de son fonctionnement, avant même que celui-ci ne soit fabriqué. De cette façon, vous pouvez réaliser autant de simulations et de variations pour améliorer la qualité et l’esthétisme de vos produits sans que cela ne vous coûte un sous.

La CAO vous permet également d’accélérer votre prototypage en vous passant des moules et matrices traditionnellement réalisés pour les prototypes : il vous suffit de matérialiser vos fichiers CAO en objet grâce à l’impression 3D par exemple!

Répondre aux besoins et aux attentes de votre marché, surtout en termes de personnalisation de produits, n’aura jamais été aussi aisé et rapide!

Pour qui ?

L’architecture, l’ingénierie, la construction mécanique, l’urbanisme, la médecine, les transports, l’ameublement, la métallerie, l’énergie, l’électronique, la confection de vêtements, l’outillage,.... Les applications des logiciels CAO sont presque infinies. Il est plus simple de dire que la Conception Assistée par Ordinateur s’adresse à vous si, dans votre domaine, vous devez établir un prototype afin de vérifier la faisabilité et la correspondance avec votre cahier des charges.

Matériel requis :

Il vous faut un ordinateur et un logiciel CAO, tout simplement! Nous vous en présentons plusieurs dans cette fiche.

Quelques clarifications...

Y a-t-il une différence entre les expressions « logiciel open source » et « logiciel libre »?

Un logiciel open source, comme son nom l'indique, est “ouvert”, c’est-à-dire que tout le monde a la possibilité d'accéder à son code source avec la possibilité d'étudier le fonctionnement du programme et de l'adapter à ses besoins. On peut également redistribuer le code source et créer des produits logiciels dérivés.

Un logiciel libre est similaire à un logiciel open source mais la philosophie et l’éthique qui entourent ce concept vont plus loin. Avec un logiciel libre, vous avez la liberté d’exécuter le programme pour tous les usages que vous souhaitez, d’étudier le fonctionnement du programmes et de l’adapter à vos besoins, de redistribuer des copies (dans le but d’aider autrui) mais vous avez aussi la liberté d’améliorer le programme et d’en publier les améliorations dans le but d’en faire profiter la communauté.

En conclusion un logiciel est forcément open source s'il est libre mais l'inverse n'est pas vrai : un logiciel peut être open source sans être libre. Les logiciels open source correspondent plutôt à une méthodologie de développement qui met en avant les avantages du partage du code et de la collaboration pour les entreprises; alors que les logiciels libres tendent plutôt vers un mouvement social, avec une certaine philosophie et éthique propre.

Donc, vous aurez compris que « logiciel libre » et « open source » ne sont pas synonymes.

Pourquoi privilégier des logiciels libres et open source?

Les logiciels libres et open source sont privilégiés pour leurs aspects didactiques car ils sont toujours bien documentés. Le partage aussi est plus facile d’autant qu’ils sont souvent gratuits. Idéalement il faut choisir de travailler avec des logiciels accessibles à tous les systèmes : Microsoft Windows, iOS d’Apple, et les systèmes GNU/LINUX (critère multiplateforme) .

Logiciels de modélisation 3D

Il existe des logiciels CAO spécifiques à chaque domaine, ou presque. Nous vous proposons une liste (non exhaustive) d'une série de logiciels CAO 2D/3D qui vous seront utiles pour réaliser vos projets en impression 3D.

OpenSCAD – Logiciel de modélisation tridimensionnelle. Il a pour particularité de fonctionner de façon entièrement paramétrique, c’est-à-dire que la conception passe par la rédaction d’un script. Bien que ce logiciel soit intuitif, il n’est pas accessible à tout le monde : en effet, il faut quelques notions en codage. Vous trouverez la documentation et une série de tutoriels ici.

FreeCAD – Voici un logiciel accessible et flexible! Il convient vraiment à tous les utilisateurs de CAO, débutants ou non. FreeCAD dispose d’excellents outils de modélisation 3D CAO, IAO (Ingénierie assistée par ordinateur), PLM (Product Lifecycle Management ). Ce logiciel est orienté vers le génie mécanique et le design de produits, mais il peut également convenir pour d’autres disciplines, telles que l’architecture ou d’autres branches de l’ingénierie. FreeCAD permet aussi de faire des dessins (sketch) 2D contraints. Voici l'accès à la documentation.

Blender – Il s’agit d’un un logiciel bien connu mais qui n’est pas vraiment adapté aux débutants. Il dispose de fonctions avancées de modélisation et de sculpture 3D, de dépliage UV, de texturage, de squelettage (“rigging”), et de simulations physiques (les armatures,...). Ces fonctionnalités permettent de réparer vos maillages et d’éviter les mauvaises surprises lorsque des pièces sortent des imprimantes 3D. Un tutoriel est à votre disposition ici.

Tinkercad – Très facile à prendre en main et intuitif, ce logiciel de modélisation 3D est gratuit et parfait pour les débutants! Il se base sur la géométrie de construction de solides, mais même les plus aguerris pourront trouver leur bonheur en complexifiant les modèles par combinaisons d’objets pourtant simples. Vos modèles peuvent être enregistrés en 3 formats différents: SVG, OBJ et STL (ce dernier format est utile pour l’impression 3D!). Le Fab-C vous propose d’ailleurs un tuto pour modéliser votre projet avec ce logiciel!

Pour aller plus loin...

Après cette introduction aux logiciels CAO, vous pouvez maintenant vous lancer dans la réalisation de vos prototypes ou produits… et pourquoi pas vous intéresser à l’impression 3D ! En effet, cette technologie nécessite justement d’utiliser des fichiers 3D!

Illustration du processus de modélisation de votre idée

N'hésitez pas à contacter le HUB Créatif et à demander plus d’infos sur les services d’accompagnement numérique pour la réalisation de vos projets innovants. Vous pouvez aussi prendre contact avec le FAB LAB de Charleroi pour l'utilisation de machines comme l’imprimante 3D, la découpeuse laser, la fraiseuse numérique et autres.

Besoin d’une aide supplémentaire ?

Les scanners 3D

laurie — Mon, 09 Nov 2020 10:01:48 +0000

Les scanners 3D

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laurie Mon, 11/09/2020 - 11:01

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Fiche Les scanners 3D

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Le scanner 3D connaît un essor fulgurant ces dernières années… C’est un moyen rapide et efficace pour un grand nombre d’entrepreneurs de passer à la numérisation : contrôle qualité, inspection visuelle, mesurage précis de dimensions, prototypage, calcul de volumes,... le scanner 3D apporte beaucoup d’avantages au milieu industriel, à la rétro-ingénierie ou encore aux jeux vidéos… Mais pas seulement ! Depuis quelques années, cette technologie tend à se démocratiser et à intéresser de nombreux secteurs d’activités ainsi que Monsieur et Madame Tout-le-monde, grâce au développement de l’impression 3D notamment.

Le scan 3D est une technique qui va vous intéresser si vous ne maîtrisez pas tout à fait les logiciels de Conception Assistée par Ordinateur ou si vous ne trouvez pas votre bonheur avec les modèles 3D disponibles sur le net. Nous vous présentons les critères à ne pas négliger lors du choix de votre scanner, les techniques les plus courantes et les différentes étapes pour numériser votre élément.

Pour quoi faire ?

Vous désirez recréer un objet numériquement, un espace, un bâtiment,... et, éventuellement, le modifier par la suite ? Le scan 3D peut vous aider ! Comme expliqué dans la fiche sur l’impression 3D, il existe plusieurs moyens d’obtenir un modèle 3D, et le scanner 3D en fait partie !

Le scanner 3D offre de nombreux avantages :

Il va très rapidement collecter les données et recréer très précisément et en bonne qualité la forme et l’apparence de votre objet (ou de votre bâtiment,...) de façon numérique et ce, quelque soit sa taille, sa forme, son matériau,...
Vous pourrez reproduire votre objet beaucoup plus facilement et rapidement : vous n’aurez plus besoin de fabriquer des dizaines de moules pour vos pièces par exemple, il suffira de dupliquer et d’éditer votre fichier numérique autant de fois que souhaité.
Simuler précisément votre objet ou votre espace va vous (ou vos clients) permettre de mieux vous projeter, de mieux contrôler et, si besoin, de réparer plus efficacement également.
Le scanner 3D permet également de réduire les risques liés à une mauvaise manipulation (détérioration de l’objet), à une perte (l’archivage des données est plus facile!) ou à des endroits difficilement accessibles.
Autrefois, les coûts de la machine, des logiciels, d’une formation… rendaient l’utilisation de cette technologie peu accessible. Aujourd’hui, on peut trouver de plus en plus de scanners à prix abordables, des logiciels gratuits et open source, et même des fablabs qui vous procurent les machines et les connaissances... Chacun peut décider de s’y mettre !

On peut dire que, de façon générale, le scanner 3D est un élément qui devient incontournable pour le développement et la conception de produit, il vous permet de minimiser vos coûts tout en accélérant vos délais de commercialisation.

Pour qui ?

Le scanner 3D et, de façon plus globale, la numérisation sont des leviers importants que les entreprises doivent mettre en place pour innover plus efficacement actuellement. Presque tous les domaines sont concernés : la rétro-ingénierie, l’audiovisuel, l’architecture, le génie civil, le patrimoine culturel, l’archéologie, le médical, la joaillerie, la construction, l’art et le design, ... mais aussi le particulier qui veut créer et fabriquer autrement.

Comment choisir votre scanner ?

Tout le monde ne va pas utiliser le même scanner et un scanner 3D ne se choisit pas n’importe comment ! Il existe plusieurs technologies, avec pour chacune des avantages et des inconvénients. Le choix d’un scanner va dépendre d’un certain nombre de facteurs, notamment :

- Le type de l’élément à scanner : par exemple, utiliser un scanner laser sur un visage humain peut être dangereux et problématique sur une surface transparente.
- La taille de l’élément à scanner.
- La mobilité de votre scanner : avez-vous besoin d’un scanner mobile qui est plus pratique ou d’un scanner fixe qui est plus précis ?
- Le champ de vision du scanner : un plateau rotatif ou le déplacement de l'objet sur plusieurs axes est-il nécessaire (afin que le scanner puisse “voir” l’ensemble de l’élément) ?
- La résolution de la numérisation : il s’agit du niveau de détail de votre numérisation lors d’un seul scan, il se mesure grâce à la distance entre deux points sur votre modèle 3D. Plus la résolution est élevée, plus la densité de points sur le modèle le sera aussi et la modélisation de votre élément sera donc très détaillée... mais la taille de votre fichier 3D sera également très élevée et cela risque d’entraîner un temps de traitement et de transfert beaucoup plus long.
- La précision de la numérisation : il s’agit du degré de fidélité entre le modèle 3D et l'élément réel lors d’un seul scan.
- La vitesse de numérisation : il s’agit de la vitesse de capture des données lors d’un seul scan.
- L’environnement de scan : la luminosité ambiante peut être problématique selon la technologie utilisée.
- Le budget : le budget va dépendre du coût de la machine, des logiciels nécessaires mais aussi d’une formation éventuelle si vous n’avez pas les connaissances suffisantes pour l’utiliser correctement.

En bref, le choix de votre scanner doit être réalisé en fonction de l’usage et des besoins que vous avez. Pour approfondir ces critères de choix, nous vous conseillons ce lien ou encore celui-ci.

Les différentes techniques de numérisation 3D

Il existe plusieurs techniques de numérisation d’un objet en trois dimensions et les scanners se divisent en deux grandes familles : les scanners avec contacts ou sans contact par rapport à l'élément à numériser. Nous abordons dans cette section les techniques les plus courantes. Vous devrez veiller à choisir celle qui vous convient selon votre élément à numériser et son contexte.

L’illustration ci-dessus schématise succinctement la manière dont nous avons classé les techniques de scan 3D. Comme expliqué, nous n’abordons que certaines d'entre elles (celles indiquées en gris dans le schéma).

1 Les scanners par contact

Le scanner, à l’aide d’un capteur de contact appelé “palpeur” ou “sonde” (souvent placé sur un bras robotisé), touche la surface de l’objet à numériser et enregistre chaque déformation.

Cette technique permet une très grande précision des données ; le bras de palpage se déplace dans toutes les directions et mesure les distances, les courbes, les surfaces cylindriques,...et peut scanner des objets ayant une surface transparente ou réfléchissante. Elle n’est cependant pas adéquate pour des objets ayant une forme organique ou complexe car il y a toujours le risque, à cause du contact, que l’objet soit abîmé voire même détruit.

Cette technique est très lente étant donné que la mesure (automatique ou manuelle) se fait point par point, mais elle est adéquate pour contrôler la qualité de pièces fabriquées par exemple.

Illustration d’un scanner avec contact et muni d’un bras robotisé provenant du site Conceptec

2 Les scanners sans contact

Les scanners sans contact se divisent en deux sous-groupe :

- Les scanners sans contact actifs
- Les scanners sans contact passifs

2.1 Les scanners sans contact actifs

Ce type de scanner a besoin de projeter une lumière et de détecter sa réflexion sur la surface de l’objet.

2.1.1 Lasergrammétrie / Balayage laser 3D

Cette technique est la plus répandue et la plus utilisée actuellement. La lasergrammétrie est une technique reposant sur le balayage de mesures effectuées à l’aide d’un laser. Ce balayage repose sur le principe du LiDAR (Light Detection And Ranging), c’est-à-dire la télédétection laser par télémétrie. C’est une méthode de calcul qui consiste à déterminer la distance entre un capteur LiDAR et une cible. Le capteur va émettre une lumière laser vers un objet réel afin de capturer numériquement sa forme. Le capteur va déterminer la distance grâce à :

- la longueur d’émission du faisceau laser depuis sa source jusqu’à l’objet (lumière émise),

- la longueur de retour du faisceau laser depuis l’objet jusqu’à la source émettrice (lumière réfléchie),
- la vitesse de la lumière (299 800km/S).

Illustration représentant le principe du LiDAR

Un point relevé sur la surface réfléchissante de l’objet est référencé dans un espace tridimensionnel (avec des coordonnées X,Y,Z) grâce à la position et à l’orientation du capteur émetteur laser/receveur. Le LiDAR permet de capturer une énorme quantité de mesures extrêmement précises en balayant tout ce qui se trouve dans son champ de vision; il envoie une multitude de faisceaux laser afin de représenter l’ensemble de l’objet sous forme de nuage de points. Les données obtenues peuvent ensuite être traitées pour les convertir en maillage.

Cette technique est extrêmement précise tant au niveau de la résolution que de la précision (on parle en dizaines de micromètres)! Vous pouvez mesurer rapidement de très petits détails, mesurer des géométries complexes et obtenir un nuage de point extrêmement dense et précis. Cela se fait sans contact direct avec l’objet à numériser, vous n’avez plus besoin de vous aventurer dans des zones difficiles d’accès ou d’avoir peur de dégrader un objet fragile, comme une pièce archéologique par exemple.

Les lasers sont peu sensibles à la lumière ambiante, vous pouvez donc utiliser votre scanner laser lorsqu’il pleut, neige et même lorsqu’il y a du brouillard (néanmoins faites attention, vous risquez de trouver des points parasites). Par contre, ce type de scanner est extrêmement sensible aux propriétés physiques des surfaces à scanner : si votre surface est brillante, noire ou transparente, la lumière ne sera pas correctement réfléchie. Cela ne marche pas avec des surface liquide également.

Vous trouverez davantage d’informations sur les scanners Laser 3D et LiDar sur ce site (scanner laser 3D multi-echo ou simple écho, LiDAR en station fixe ou mobile, LiDAR multi-spectral et hyper-spectral,...).
Le système LiDAR repose sur 2 techniques (vous pouvez trouver plus d’informations à ce sujet sur le site référencé ci-dessus ou ici) :

2.1.1.1 Le scan à impulsion laser/ à temps de vol (Time of Flight)

Dans ce cas, on détermine la distance entre le scanner et l’objet à numériser en mesurant la durée que met le laser à toucher une surface de l’objet et à revenir vers sa source émettrice. C’est le principe même du LiDAR : on mesure le temps de propagation du faisceau laser.

Cette technique est idéale pour les mesures à longue portée, pour scanner les grands objets et grands environnements. Elle se caractérise cependant par une certaine lenteur dans l’acquisition des données car le scanner effectue une mesure à la fois : il émet l’impulsion de lumière suivante lorsqu’il réceptionne l’impulsion précédente.

2.1.1.2 Le scan à décalage de phase/ à impulsions déphasées

Le principe est le même que pour la technologie à impulsion laser (le principe du LiDAR) mais elle est plus précise car l’amplitude du faisceau laser est modulée (la longueur d’onde d’émission varie selon le modèle de scanner) et l’onde est continue. Le scanner projette le faisceau laser et ce faisceau revient grâce à la réflexion mais avec un angle différent. La phase du laser émise est comparée par le scanner avec la phase renvoyée au capteur et la différence entre les deux est appelée “décalage de phase”, la distance est donc mesurée à partir de chaque modulation individuelle.

Cette technique est plus rapide que la technique à temps de vol (jusqu’à 1 million de points par seconde) mais la portée du laser est plus réduite (il est plutôt à envisager pour une portée moyenne).

2.1.2 Le scan laser par triangulation optique

Cette méthode utilise également un laser : le scanner projette un faisceau laser sur l’objet à numériser, la surface de l’objet déviela trajectoire de ce faisceau et cette déviation est enregistrée par le capteur. C’est donc l’appareil photo qui permet de situer le point laser.

Illustration du principe du scanner par triangulation optique

On parle de triangulation car, comme vous pouvez le voir sur le schéma ci-dessus, un triangle est formé entre l’émetteur laser, le point laser et l’appareil photo. Le scanner va calculer la distance scanner-objet grâce à la triangulation trigonométrique :

- la distance entre l’appareil photo/capteur et le laser est connue (il s’agit de la “base” sur le schéma),
- l’angle entre le laser et l’appareil photo/capteur est également connu,
- le scanner va déterminer l’angle auquel le faisceau laser réfléchi revient vers l’appareil photo/capteur (et donc déterminer la distance scanner-objet).

Le scanner utilise un point laser unique ou une bande laser pour balayer l’objet et accélérer le processus d’acquisition des données. Un plateau rotatif peut permettre de saisir toutes les faces de l’objet.

Les avantages de cette technique sont qu’elle procure une très grande précision et résolution (meilleures que les scanners à temps de vol). Étant une technique plutôt de faible portée (quelques mètres), elle convient parfaitement pour les objets de petite taille. Vous pouvez trouver des scanners à triangulation laser à prix abordables.

Ses inconvénients sont que, comme tout scanner utilisant un laser, certaines propriétés physiques des surfaces peuvent être problématiques (transparence, brillance,...).

2.1.3 Le scan à la lumière structurée

Le scanner à lumière structurée, aussi appelé scanner à balayage de lumière projetée, peut être considéré comme une alternative au balayage laser 3D. En effet, cette technique fonctionne comme les scanners à laser : le scanner projette une lumière sur l’objet à numériser et une caméra enregistre et analyse la déviation de cette lumière projetée en effectuant un calcul de triangulation trigonométrique.

Dans le cas du scanner à lumière structurée, c’est un motif lumineux (cela peut être une grille, une ligne, des vagues,...ou bien d’autres formes plus complexes) qui est projeté à l’aide d’un projecteur numérique et qui balaie le champ de vision afin de capturer les informations concernant toutes les distances entre les points. Ensuite, le scanner calcule la distance entre le scanner et l’élément à numériser en examinant tous les bords du motif. Contrairement à la technique par laser qui scanne avec un point unique ou avec une ligne laser, la technique par lumière structurée permet de scanner une large surface en une seule fois.

Illustration provenant du site Numérisation 3D & Construction

Le scanner à lumière structurée procure très rapidement, c’est-à-dire en quelques secondes, un objet/3D en haute résolution (la résolution et la précision sont plus élevées que par triangulation optique). Cette technologie est surtout utilisée pour tout ce qui relève de la reconnaissance faciale ou environnementale car elle est adéquate pour toutes les surfaces complexes (pour les surfaces organiques détaillées, les objets fragiles, la rétro-ingénierie, la conception de prototype,...). Un autre exemple d’utilisation est celui de la Kinect V1; il s’agit d’un capteur de vision tridimensionnel développé par Microsoft en 2010 et qui fonctionnait avec la console de jeux vidéo Xbox 360. La Kinect utilisait cette technique de lumière structurée pour capturer et recréer une objet en 3D (en l'occurrence, le corps des joueurs face à la Kinect), ce qui a rendu l’expérience de jeu beaucoup plus immersive. Les iphones utilisent également cette technique pour la reconnaissance faciale (vous trouverez une courte vidéo explicative sur le site de Numérisation 3D & Construction).

De même que le scanner à triangulation optique, la portée de ce scanner est assez faible et il est très sensible aux conditions d’éclairage ainsi qu’aux propriétés physiques de l’objet à numériser.

2.2 Les scanners sans contact passifs

Ce type de scanner n’utilise pas de source de lumière pour extraire des données tridimensionnelles, contrairement aux méthodes actives décrites ci-dessus. Elles sont obtenues par l’observation de l’apparence de l’environnement et/ou de l’objet (vues multiples, netteté de l’image,...). Ces techniques passives sont tributaires de l’éclairage ambiant car elles se basent sur la détection du rayonnement ambiant réfléchi.

2.2.1 La photogrammétrie

La photogrammétrie, c’est très simple : vous effectuez un scan 3D à partir de photographies! Vous prenez différentes photos avec des angles de vue différents et ensuite, un logiciel identifie les points similaires entre celles-ci.

Illustration du principe de la photogrammétrie, provenant du site Numérisation3d

Le logiciel va générer le modèle 3D après avoir comparé, pixel par pixel, chaque photo et pris en compte la forme, le volume et la profondeur de l’objet/l’environnement à numériser. Il va repositionner ces photos dans un espace tridimensionnel et votre nuage de points est créé. Par contre attention, la particularité de cette méthode est que votre élément numérisé n’est pas à l’échelle, vous ne devrez pas oublier de recalibrer l’image. Le nuage de points obtenu par cette méthode représente l’intégralité de l’objet/environnement capturé, contrairement aux nuages de points obtenus par scanner laser.

Les avantages de cette technique sont qu’elle permet une bonne précision et les données sont rapidement acquises (cela va vite de faire des photos!). Elle fonctionne avec tous types d’objets (même avec des éléments photographiés depuis le ciel) et est très pratique pour numériser des objets de très grandes tailles (bâtiments,...).

Ses inconvénients concernent surtout la sensibilité à la qualité des photos et le temps de calcul qui est assez long mais nécessaire pour créer la surface 3D (ou alors votre machine doit vraiment être ultra puissante). La photogrammétrie est sensible aux conditions météorologiques (vos photos ne donneront rien par temps de pluie, brouillard ou neige) mais elle permet une haute résolution, à défaut d’une bonne précision.

Vous trouverez plus d’explications et conseils sur ce site mais en résumé :

- Plus vos photos auront une bonne résolution, plus la capture sera en ultra haute définition.
- Avoir un appareil photo grand-angle est indispensable.
- N’utilisez pas votre zoom, vous perdrez des pixels! Pensez à la résolution de l’image…
- Faites le plus de photos possibles avec des points de vue différents et évitez de photographier les objets en mouvement.

Une fois votre série de photos réalisée, vous aurez besoin d’un logiciel pour traiter les données et obtenir votre fichier 3D. En voici quelques-uns :

Meshroom : il s’agit d’un logiciel open-source et gratuit, basé sur l’environnement AliceVision. Un tutoriel réalisé par Sketchfab vous explique comment créer automatiquement un modèle 3D, comment se retrouver dans l’interface utilisateur,...et vous apporter pleins de conseils supplémentaires.
Regard3D : c’est un logiciel libre et open-source qui fonctionne sur Windows, OS X et Linux. Très puissant, il peut être un peu difficile à prendre en main pour des débutants mais ce logiciel vous permet de découvrir la photogrammétrie grâce à de nombreux tutoriels.
3DF Zephyr Free : une version gratuite de ce logiciel très complet est disponible pour vos usages personnels. Si vous êtes débutants, vous y retrouverez tous les outils de base.
Autodesk ReCap Pro : ce logiciel est payant et propose notamment des options avancées pour la photogrammétrie aérienne ou à courte portée mais aussi pour la numérisation laser. Il fonctionne sur Windows.

Quelles sont les étapes d’un scan 3D ?

Le processus de scan d’un élément diffère selon la technologie utilisée mais de façon globale, cela est très simple :

1 La préparation de votre élément

Selon le type de scanner utilisé, certaines surfaces nécessitent la vaporisation d’une poudre mate pour pouvoir être correctement scannées car elles sont transparentes, brillantes,...

2 Le scan de votre élément

Plusieurs prises de vues sont sûrement nécessaires pour obtenir la modélisation intégrale de votre élément. Le résultat de ce scan est que vous obtenez plusieurs nuages de points (point cloud en anglais) où chaque point a des coordonnées x,y,z, sous forme de plusieurs fichiers bruts. A l’aide d’un logiciel souvent vendu avec votre scanner 3D, vous devez importer et pré-traiter vos différents nuages de points afin de n’en avoir qu’un seul. Cette opération (manuelle ou automatique) va vous permettre d’adapter, d’assembler, de “nettoyer” votre nuage de points des données inutiles et parasites, et de réduire la taille de votre fichier final (consultez ce lien pour plus d’astuces).

Comme logiciels de traitement de nuages de points, nous pouvons citer 3DMeteor, Pointcab, VisionLidar (attention, votre choix de logiciel de traitement peut fortement dépendre du type de scanner utilisé).

3 Transformation du nuage de points en maillage polygonal

Bien que nettoyé et amélioré, ce nuage de points ne peut pas être interprété tel quel par une imprimante 3D par exemple. Le logiciel du scanner 3D doit transformer ce nuage de points en un maillage polygonal (mesh en anglais) : des figures polygonales (ce sont souvent des triangles) sont créées à partir des points et l’ensemble représente la surface de l’objet.

Illustration d’une transformation d’un nuage de point en maillage provenant du site Conself

N’oubliez pas que plus la densité du maillage est élevée, plus votre modèle 3D sera défini et détaillé… mais votre fichier sera très volumineux! C’est pourquoi l’étape précédente concernant le traitement du nuage de points est importante.

Illustration de différentes résolutions de maillages provenant du site Researchgate

A la suite de ce maillage, vous pouvez éventuellement ajouter une texture sur votre représentation et optimiser le maillage en supprimant les parasites créés lors de sa conception. Il ne vous reste plus qu’à exporter votre fichier final.

Comme logiciel libre de traitement de maillage 3D, nous vous suggérons MeshLab. Il comprend de nombreux outils dont des outils de tranchage (ce qui est intéressant si vous faites de l’impression 3D !).

4 Exportation du fichier au format .stl

Toutes les informations relatives à la géométrie de l’objet (les surfaces de mailles) sont stockées dans un fichier soit au format .stl ou .obj (il s’agit de formats ouverts supportés par de nombreux logiciels) soit dans un format propriétaire. Une fois exporté, ce fichier peut être ensuite édité dans un logiciel CAO.

Pour aller plus loin… Découvrez le !

Vous avez une question? Vous désirez en savoir plus ou tout simplement vous mettre au scan 3D et même tenter l’impression 3D? Delphine et Sylvain du Fab-C (partenaire du Hub Créatif de Charleroi) sont là pour vous aider! N’hésitez pas à les contacter!

Saviez-vous que le Fab-C dispose d’un Einscan Pro avec un plateau tournant, un trépied et le module de capture de couleurs? Voici ses caractéristiques :

Tailles recommandées de l’objet à scanner : 0.05 à 4 mètres
Mode Manuel HD :
- Résolution : 0,1mm
- Vitesse de scan : 90000 points/sec
- Distance entre les points : 0.2 – 2 mm
Mode Manuel rapide :
- Résolution : 0,1mm
- Vitesse de scan : 90000 points/sec
- Distance entre les points : 0.2 – 2 mm
Mode fixe avec table tournante :
- Résolution : 0,05mm
- Vitesse de scan : < 2sec
- Distance entre les points : 0,16 mm
Fichiers de sortie : OBJ, STL, ASC, PLY

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Les slicers, les logiciels de découpage pour l’impression 3D

laurie — Sun, 08 Nov 2020 13:12:27 +0000

Les slicers, les logiciels de découpage pour l’impression 3D

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laurie Sun, 11/08/2020 - 14:12

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Fiche Les slicers, les logiciels de découpage pour l’impression 3D

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Vous intéressant à l’impression 3D, vous avez conçu et enregistré votre objet tridimensionnel au format .stl ou .obj grâce à notre fiche sur les logiciels de conception assistée par ordinateur (CAO)... Mais que faire ensuite? Pour pouvoir imprimer votre objet en 3D vous devrez passer par un logiciel de tranchage/découpage, autrement dit un slicer, ce que nous vous présentons dans cette fiche! Nous vous y listons quelques slicers open source et gratuits parmi les plus connus et vous y expliquons brièvement comment fonctionne ce genre de logiciel et à quoi il peut servir pour votre impression.

Prérequis:

Disposer d’un fichier de modélisation (voir notre fiche sur les logiciels CAO)
un ordinateur

Pour quoi faire?

Une fois votre objet modélisé sous forme de fichier .stl (voir fiche logiciel CAO), il faut que votre imprimante 3D puisse l'interpréter afin de matérialiser votre objet. Comment faire? Vous aurez besoin d’un logiciel qui va jouer le rôle d'intermédiaire entre la modélisation 3D de votre objet et son impression 3D, c’est-à-dire d’un Slicer (ou logiciel de tranchage/découpage).

Illustration du processus d’impression d’un objet 3D

Comment ça marche?

Pour que votre imprimante 3D puisse interpréter votre fichier 3D (en .stl), vous devez utiliser un logiciel de tranchage qui va transformer votre modélisation en tranchant/ divisant l’objet, en plusieurs couches fines superposées, celles que l’imprimante viendra créer.

Choisir un slicer

Parmi les nombreux logiciels de tranchage existants, nous vous en proposons quelques uns qui sont open source et gratuits :

Cura - il s’agit du logiciel d’impression 3D le plus populaire pour les imprimantes personnelles, tant du côté des débutants que des personnes plus expertes. Ce logiciel fait l'objet d'un développement sur plusieurs années en interne et a bénéficié de nombreuses contributions de la part des utilisateurs. Des mises à jour régulières améliorent constamment les fonctionnalités et l'expérience utilisateur lors de l'impression. Compatible avec les systèmes d’exploitation Linux, Mac OSX et Windows, vous trouverez une série de webinaires et documentations en matière d’impression 3D dans la section “Learn” du site officiel.

Repetier-Host - Bien que l’interface ne soit pas très conviviale, ce logiciel très complet et performant pour le contrôle de l’imprimante 3D et la découpe (il peut prendre en charge jusqu’à 16 extrudeurs!). Entièrement paramétrable, nous le conseillons pour des personnes ayant un niveau assez avancé car ce logiciel est une solution tout-en-un qui demande pas mal de chipotages. Grâce au Repetier Server, vous pouvez accéder à votre imprimante 3D depuis le navigateur de votre pc, de votre tablette ou encore de votre smartphone. Il est compatible avec les systèmes d’exploitation Linux, Mac OSX et Windows.

Slic3r - ce logiciel fonctionne aussi bien avec des fichiers STL qu’ OBJ. Il propose un ensemble d’outils flexibles et faciles d’utilisation.Les personnes les plus habituées à l’impression 3D pourront y trouver des fonctionnalités de pointe proposées et testées par la communauté. Il fonctionne sur Linux, Mac OSX et Windows.

OctoPrint - Il ne s’agit pas d’un slicer spécialisé en tant que tel… En fait, OctoPrint utilise le slicer de Cura, qui est directement intégré dans son interface. Plus besoin de carte SD, vos fichiers .stl peuvent être imprimés avec le WiFi! OctoPrint est plutôt un hôte qui peut servir d’interface web pour contrôler et surveiller les activités de votre imprimante 3D à distance.

Evidemment, cette liste est loin d’être exhaustive...

Configurer le fichier de modélisation à l’aide du slicer

Le fichier 3D .stl ou .obj décrit des coordonnées au sein d’une grille tridimensionnelle. Une fois ce fichier importé et ouvert dans le logiciel de découpage, vous pouvez visualiser votre objet et le déplacer sur une plateforme représentant la zone d’impression de votre imprimante.

Les paramètres de l’impression

Un objet 3D est composé de parois verticales, horizontales et d’une partie intérieure (remplie ou vide). Les paramètres d’impression de votre bjet vont influencer sa qualité et le temps de son impression. Ils se règlent grâce au slicer (ils dépendent de votre logiciel de découpage et de votre imprimante), les principaux paramètres sont les suivants :

- La hauteur de la couche : plus votre couche sera fine, plus le nombre de tranches à calculer est élevé; l’impression sera plus précise mais plus lente!

- L’épaisseur de la paroi : vous pouvez définir le nombre d'épaisseurs solides à faire sur la pièce (en haut, en bas, sur les côtés).

- Le remplissage (infill en anglais) : vous pouvez définir un pourcentage de remplissage, c’est-à-dire le taux de remplissage de la partie intérieure de votre objet à imprimer. Cette partie n’est généralement pas ou peu visible mais elle est caractérisée par un taux et un motif (ruche d'abeille, remplissage rectiligne, en triangle, en zig zag,...) qui peuvent être optimisés afin de conférer une meilleure résistance ou au contraire plus de flexibilité à votre objet (cela influe également sur son poids).

Illustration de différents taux de remplissage extraite du site https://www.makershop.fr/blog/optimisation-remplissage-impressions-3d/

Illustration de différents motifs de remplissage extraite du site https://www.makershop.fr/blog/optimisation-remplissage-impressions-3d/

Il ne s’agit pas de mettre le taux de remplissage à 100% pour avoir une pièce ultra résistante, la paroi extérieure risque d’être déformée et vous allez consommer énormément de filament pour “rien”. Vous devrez trouver le bon taux de remplissage et le motif adéquat pour avoir la résistance souhaitée (vous trouverez plus d’infos à ce sujet ici).

- La bordure (brim) : vous pouvez définir une bordure à faire autour de la pièce (elle est en contact avec celle-ci), avec le matériau utilisé, afin de garantir plus de stabilité et d’adhérence à l’objet. La bordure est donc particulièrement conseillée pour les petits objets ou pour ceux qui ont peu de contact avec le plateau d’impression.

- La jupe (skirt): c’est un périmètre à définir autour de la pièce et qui est réalisé avant son impression afin de nettoyer la buse et de vérifier le positionnement de l’objet. Vous pouvez définir la hauteur du contour et la distance de séparation avec la pièce

- Le radeau (raft) : il s’agit de réaliser une surface facilement décollable entre la surface d'impression et l'impression elle-même, cette surface facilite l’adhérence en évitant le décollement des coins de votre objet et offre un fini propre au-dessous de votre pièce. Elle est également utile si vous avez des soucis de parallélismes entre vos axes, le radeau vous permet de refaire un niveau “plat” par rapport à l'axe X et Y.

Illustration de bordure (brim), jupe (skirt) et radeau (raft) extraite du site https://www.simplify3d.com/support/articles/rafts-skirts-and-brims/

- Le support : le slicer peut prévoir de produire un support à votre objet afin de supporter les différentes couches, il sera à retirer à la fin de l’impression. Il est souvent indispensable car une imprimante ne peut pas imprimer dans le vide! Il va dépendre de l’angle que forme votre objet ou une partie de celui-ci avec le plateau d’impression. Bien que souvent inévitables, vous pouvez réduire cet angle au maximum pour avoir le moins de supports possibles en optimisant l’orientation de l’objet dans le slicer ou en pensant différemment votre objet dès la phase de conception (attention, l’édition de fichier .stl ou .obj reste difficile à effectuer avec un slicer donc garder ces recommandations en tête lorsque vous modéliser votre objet avec un logiciel CAO). Pourquoi éviter d’avoir trop de supports? Car

ils augmentent la durée d’impression de votre objet et le temps de la production générale (il faut prévoir un post-traitement pour les retirer et nettoyer votre objet imprimé),
les supports "abîment" l’objet,
ils gaspillent de la matière,
ils augmentent le coût de la production : il faut parfois acheter des bobines de filaments adaptés (si vous voulez utiliser un support soluble, vous aurez besoin d’une imprimante avec 2 extrudeurs).

Représentation d’un objet imprimé avec des supports solubles
Illustration provenant du site de https://www.makershop.fr/blog/double-extrusion-simplify-3d/

- La vitesse d'extrusion des différents éléments : vous pouvez régler la vitesse d’extrusion pour les différentes parois, pour le remplissage, pour les supports, pour la première couche,...). Nous vous conseillons de faire de nombreux tests avec la même pièce afin de trouver les vitesses idéales pour un rendu de bonne qualité.

- La température d'extrusion : la température est un élément important qui varie selon le type de matériau utilisé, selon la couleur de celui-ci (selon les additifs de coloration),... une mauvaise température aura un effet direct sur la qualité d’impression : une température trop élevée peut provoquer un effet de stringing (votre pièce semblera avoir des “cheveux”), des couleurs, des boursouflures,... Si au contraire, la température est trop basse, vous aurez l’impression que votre pièce à manquer de matière (apparition de petits trous, creux,...n’oubliez cependant pas de vérifier que votre buse n’est pas obstruée!), il peut aussi y avoir une mauvaise adhérence entre les couches,...

Toutes ces variables peuvent sembler compliquées lorsqu’on débute dans l’impression 3D mais une configuration correcte de ces différents paramètres est très importante car elle vous permettra d’avoir une estimation de votre temps d’impression (oui, la finition est directement proportionnelle au temps d’impression!). N’hésitez donc pas à vous entraîner et à tester, tester et encore tester!
Vous pouvez vérifier l’exactitude de vos paramètres grâce à l’aperçu de toutes les couches d’impressions et enregistrez votre fichier. Le slicer va découper votre objet, selon votre configuration, en plusieurs couches horizontales et fournir un parcours que la tête d’impression de votre imprimante 3D devra suivre, ligne par ligne et couche après couche pour matérialiser votre objet.

D’un fichier de modélisation à un fichier G-code

Le slicer va reprendre toutes ces transformations en générant un fichier G-code; il s’agit du langage de programmation utilisé pour contrôler une machine à commandes numériques. Ce fichier G-Code va contenir toutes les instructions nécessaires à l’imprimante 3D : il va notamment indiquer les mouvements que l’extrudeur ou le laser doit effectuer, la résolution, la vitesse d’impression, la hauteur de couche,... bref tout ce que vous avez indiqué au logiciel de tranchage comme configuration. Consultez ce didacticiel si vous souhaitez en savoir davantage sur les commandes G-code.

Et ensuite?

C’est ce fichier G-Code qui est le fichier d’impression nécessaire à votre imprimante 3D. Il ne vous reste plus qu’à l’y transférer (pour cela, consultez notre fiche sur l’impression 3D).

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Prototypage rapide grâce au

ldi — Fri, 02 Oct 2020 09:00:38 +0000

Prototypage rapide grâce au <No_Code>

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ldi Fri, 10/02/2020 - 11:00

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Fiche prototypage rapide grâce au No-code

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No-Code : Qu'est-ce que c’est ?

Vous avez une idée de projet informatique mais ne connaissez rien au codage? Pas de panique ! Un nouveau mouvement pointe le bout de son nez dans le secteur numérique, appelé « no-code ». Ce mouvement va prendre une très grande ampleur dans les années à venir et peut fortement vous intéresser si vous désirez créer un site web, y intégrer des services… et tester votre idée en quelques jours !

Pour quoi faire ?

Vous simplifiez la vie! Le no-code c’est la possibilité de construire des logiciels (sites web, jeux vidéo, chatbots, application web etc …) via une interface visuelle qui simplifie le travail du créateur. Au lieu de devoir écrire des lignes de codes pour créer des éléments tels que des images, un bouton ou encore une interaction, vous pouvez le faire grâce à un simple glisser-déposer (drag and drop en anglais) selon la logique du WYSIWYG (“What You See is What You Get”, autrement dit “ce que tu vois est ce que tu obtiens”). Cela simplifie beaucoup le travail puisque vous n’avez plus à taper ces lignes de codes, elles sont déjà « pré-codées » dans des composants. C’est là un véritable gain de temps, vous pourrez par exemple monter des sites web très rapidement !

L’idée derrière le no-code est de vous donner la possibilité d’accélérer le développement et de rendre accessible la construction de logiciels au plus grand nombre en simplifiant le processus de création. C’est parfait pour vous tester et valider vos premières idées !

Différences entre No-Code et Low-Code

Avant de plonger dans les avantages et inconvénients du no-code, faisons un bref arrêt sur une question qui se pose régulièrement : “quelle est la différence entre le no-Code et low-Code ? ».

On a souvent l’habitude de confondre les deux termes alors qu’il existe pourtant une différence entre le no-code et le low-code :

Le no-code, comme son nom l'indique, n'impose pas de coder. Il vous suffit de glisser-déposer des composants sur une interface, via une interface visuelle, pour créer un logiciel. Les outils no-code s’adressent donc particulièrement à des utilisateurs qui n’ont aucune connaissance en code mais qui ont la volonté de créer un produit informatique pour les aider dans leur projet, dans leur travail ou dans leur vie quotidienne.
Le low-code demande des connaissances en code et/ou en développement informatique même si ces dernières sont minimes. Les outils utilisés seront plus techniques que ceux utilisés pour le no-code.

Les avantages du no-code

Rapidité et efficacité

Le no-code est une très bonne option pour tester un projet. Ce point est tout particulièrement important pour une personne ne sachant pas coder et qui souhaite démarrer un projet car le no-code est parfait pour se lancer rapidement, de manière simple et efficace ainsi que pour tester son marché.

En effet, la plupart des développements no-code sont faciles à prendre en main et se font via une interface glisser-déposer construite visuellement avec des modules pré-établis. Cela signifie que la création d’applications est beaucoup plus rapide et simplifiée pour les personnes n’ayant aucune connaissance technique ! Quel gain d’indépendance!

De plus, les tests sont généralement automatisés, cela réduit encore davantage le temps de développement car vous pourrez régler les problèmes liés aux erreurs rencontrées plus vite que si vous aviez tout un code à analyser.

Les solutions no-code sont donc idéales pour prototyper une application et tester sa faisabilité et son efficacité.

Et puis, même si vous savez développer votre projet, utiliser des outils no-code vous fera économiser du temps et des efforts, notamment si vous ne percevez encore aucun revenu par rapport à celui-ci. Le code c’est bien, mais trouver son marché est prioritaire pour votre projet (si vous comptez en faire un business bien sûr).

Réduction des coûts

On le sait, les développeurs coûtent cher… Les solutions no-code vous permettent de contourner ce problème en vous épargnant une grande partie des frais généraux liés à la nécessité de disposer en permanence d’une équipe de développeurs compétents ou de faire appel à des prestataires onéreux.

De plus, les outils no-code ont très souvent un prix attractif, ce qui est non négligeable lorsque vous lancez votre projet.

Modifiabilité et adaptabilité

Le no-code n’exclut pas totalement le code puisque la plupart des logiciels no-code permettent aux développeurs d’intégrer en plus leur propre code. Ainsi au sein d’une même application no-code, vous pouvez faire cohabiter des briques no-code et des briques plus personnelles que vous avez vous-mêmes codées. Le no-code c’est un peu comme pour les LEGO, vous avez différentes briques et vous pouvez les assembler selon vos besoins (tout en tenant compte des contraintes en termes de taille, couleur et format) pour réaliser votre projet.

Le problème avec le codage manuel traditionnel est que vous ne pouvez pas vraiment changer une fonctionnalité ou une caractéristique d’un simple coup, surtout si vous travaillez avec des prestataires externes à votre société. En no-code, c’est possible. Si vous devez modifier quelque chose, il vous suffit de formaliser votre nouveau processus et votre modification pourra être utilisable en quelques minutes.

Le no-code peut être utilisé dans différentes situations dont voici quelques exemples :

Un site web : il peut être soit simple comme une landing page, soit plus complexe comme une marketplace (type Airbnb) ou un site e-commerce pour vendre en ligne.
Une application mobile.
Une API.
Une newsletter.
Un chatbot.
Améliorer sa productivité.
Créer une base de données.
Créer un jeu vidéo.
Créer un projet en blockchain.
Utiliser une intelligence artificielle (IA).
Créer un formulaire.

Comme vous pouvez le constater, il existe une multitude de projets dans lesquels le no-code est possible. Bien évidemment tous les outils ne sont pas tous aussi matures.

Les limites du no-code

Bien que le no-code semble magique à première vue, il possède aussi des inconvénients à ne pas négliger.

Limitation de fonctionnalités et design

Lorsqu’il s’agit de développer les différentes fonctionnalités d’une application, les plateformes no-code peuvent présenter des limites qui obligent à revoir les processus souhaités, ce qui est contraignant et parfois rédhibitoire. Dès que vous rencontrez cet inévitable cas limite requis par votre application, vous devrez rapidement passer du « que veux-je construire » initial au « que puis-je construire ».

Les outils no-code sont également limités dans leur design. Vous n’avez pas la possibilité de personnaliser à 100 % votre application ou votre site web. Le risque est donc de ressembler à beaucoup d’autres applis déjà présentes et sur le marché.

Le manque de contrôle et dépendance de l’éditeur

Si l’éditeur de l’outil que vous avez utilisé pour créer votre solution numérique modifie ou supprime une option, votre installation peut en être impactée. Vous dépendez donc entièrement de votre plateforme no-code et ne pouvez pas faire évoluer votre page ou application selon vos besoins.

Que se passe-t-il si l’entreprise qui fournit votre plate-forme no-code est acquise ou liquidée ? Pire encore, que se passe-t-il si elle subit une violation de la sécurité interne qui vous rend vulnérable, vous et votre système ?

Vous êtes également soumis aux conditions de l’éditeur concernant le changement de prix. Dans le cas où vous voulez changer de plateforme, la migration de vos données risque aussi d’être difficile, voire impossible selon votre plateforme initiale.

N’oubliez pas que vous n’êtes pas propriétaire de votre code source. Si vous décidez de quitter votre plateforme de développement no-code, vous vous heurterez rapidement au problème du verrouillage des fournisseurs.

Les outils no-code

Il est difficile de dresser une liste exhaustive des meilleurs outils no-code parce qu’il en existe des dizaines qui sont vraiment intéressants. Et cette liste est également destinée à évoluer dans les prochains mois parce que les outils no-code progressent sans arrêt et de nouveaux acteurs arrivent sur le marché.

Ci-dessous, vous trouverez une liste d’outils no-code et liens vers des tutoriels pour vous aider à démarrer la création de votre nouvelle solution.

Pour les sites web

Pour les applications web

Adalo et un tuto
Glide et un tuto
Bubble et un tuto

Pour les jeux vidéo

Buildbox et un tuto

Pour la gestion des processus métiers

Airtable et un tuto
Notion et un tuto
Zapier et un tuto
IFTTT et un tuto

Besoin d’une aide supplémentaire ?

La découpe laser

laurie — Sun, 06 Sep 2020 07:35:53 +0000

La découpe laser

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Outils de fabrications

Prototypage

Tutoriel

laurie Sun, 09/06/2020 - 09:35

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Fiche Découpeuse laser

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La découpeuse laser est un outil très utile qui peut vous servir pour vos bricolages personnels mais également pour votre entreprise ! Il s’agit d’un procédé de fabrication numérique qui offre de nombreuses possibilités et opportunités en termes de créativité et de conception : associée à un ordinateur et à une imprimante 3D, vous pourrez produire une multitude d’objets et de pièces divers et variés !

La découpe laser, qu’est-ce que c’est?

La découpe laser est une technique de fabrication numérique qui consiste à guider un faisceau laser de manière précise et concentrée sur une petite surface de matière afin de découper et de graver de nombreux matériaux. La focalisation du rayon laser va élever la température sur une zone réduite de matière, on appelle ça une ZAT (zone affectée thermiquement). La matière va fondre et sera comme “vaporisée”, le faisceau laser va pénétrer le matériau complètement à un endroit (on appelle “seuil d’usinage”, le point à partir duquel la matière commence à fondre). Ensuite, le système laser va suivre la géométrie désirée jusqu’à la séparation du matériau. La découpe laser est donc un traitement par séparation thermique.

Le rayonnement laser peut être pulsé ou continu. Les lasers continus sont plus répandus que les lasers pulsés car la découpe est plus rapide et cela découpe plus de matériaux.

Les découpes laser ne nécessitent que très rarement d’un post-traitement (tel que le scellage ou le sablage mécanique) étant donné que la découpe est nette et précise (c’est dû au fait que la ZAT est relativement faible, la fente de coupe est à peine plus large que le faisceau et donc la pièce est peu déformée).

Illustration provenant de Trumpf

Comment faire ?

Pour déterminer la découpe de vos matériaux, rien de plus simple : vous devez créer un fichier vectoriel à l’aide d’un logiciel de conception 2D ou 3D (tel que Adobe Illustrator, Inkscape ou Google Sketchup par exemple) et envoyer le fichier à la découpeuse laser. Le fichier vectoriel garantit la qualité de votre image si vous la redimensionner, ce qui n’est pas le cas d’une image matricielle, c’est-à-dire une image constituée de pixels (les formats jpg et png par exemple). Les extensions les plus courantes des fichiers vectoriels sont “.eps”, “.svg”,”.ai”, “.pdf”. Les logiciels de conception 2D sont surtout utilisés pour réaliser des logos et des bannières, alors que les logiciels 3D sont employés pour des projets mécaniques et d'ingénierie.

Comment choisir le type de découpeuse laser ?

Selon le site Trumpf, il y a différents paramètres à prendre en compte :

La position focale et le diamètre focal : la position focale est ce qui influence l'intensité du rayonnement laser ainsi que la forme de la fente de coupe sur la pièce alors que le diamètre focal détermine quant à lui la largeur de fente et la forme de la fente de coupe.
La puissance laser.
Le diamètre de la buse : cela influence la qualité des pièces car la forme du flux de gaz et la quantité de gaz dépendent du diamètre de la buse.
Le mode de fonctionnement continu ou pulsé.
La vitesse de coupe : la vitesse de coupe dépend de ce qu’il faut découper et de la matière de la pièce à découper. Une puissance laser élevée permet une découpe rapide… mais si la matière à découper est très épaisse, la vitesse de découpe sera plus lente. La puissance du laser varie en fonction du matériau à découper et de son épaisseur : une puissance élevée aura un impact important sur le matériau car elle permet d’augmenter la vitesse de découpe dans certains cas.
Le gaz de coupe et les pressions de coupe.

Pour quelles utilisations ?

Une découpeuse laser peut découper toutes les matières couramment utilisées pour l'usinage industriel ( de l’acier, les matières plastiques, le verre, le bois, la céramique, l'aluminium, l'acier inoxydable,...). Voici un tableau plus détaillé de ces matières :

Illustration provenant de Troteclaser

Les types de découpeuses laser

Nous avons repris la description de Sculpteo concernant les 3 types de découpeuses laser existants :

Illustration provenant de Sculpteo

La principale différence entre ces types de laser est la longueur d’onde du faisceau qu’ils produisent. Les lasers au CO2 conviennent plutôt pour travailler sur tous types de matériaux, que ce soit du bois, du papier, de l’acrylique, du textile, du métal… Les lasers YAG et à Fibre conviennent plutôt pour l’usinage de métaux ( marquage, la gravure, etc.).

Les différents procédés de découpe laser

Oxycoupage : l'oxygène est utilisé comme gaz de coupe. Soufflé dans la fente de coupe, il va brûler et oxyder le métal fondu. L'énergie libérée par la combustion du métal va renforcer l'action du faisceau laser. Ce procédé permet des vitesses de coupe très élevées et permet l'usinage de tôles épaisses et d'acier de construction. Il convient également très bien à la production rapide de pièces.
Découpe par fusion : dans ce procédé, c’est un gaz inerte (l’azote ou l’argon) qui est utilisé comme gaz de coupe. Tout comme dans le procédé d’oxycoupage, le gaz est également soufflé dans la fente de coupe. Néanmoins, il ne va pas réagir avec la surface du métal car la réaction avec l’oxygène de l’air est totalement ou presque totalement empêchée. Le métal adjacent ou l’arête de coupe est refroidi, les bords de coupe n’ont pas de bavures et d'oxydation et ne doivent donc pas être retravaillées.
Découpe laser par sublimation (ou avec évaporation) : ce procédé est utilisé lors de découpes fines, nécessitant des bords de coupe de très bonne qualité. Il n’y a pas besoin de gaz de coupe dans ce procédé, le laser vaporise la matière et cela, presque sans fusion. Une forte pression est générée dans la fente de coupe par la vapeur de matériau,cette pression va expulser le produit vers le haut ou vers le bas. L’argon, l’azote ou l’hélium est utilisé comme gaz de processus, c’est-à-dire pour protéger la surface de coupe de l’environnement et éviter l’oxydation des arêtes de coupe. Ce procédé est plus lent que les autres et nécessite beaucoup d’énergie (et donc une puissance de laser élevée) mais la découpe est de très grande qualité.

Illustration du procédé de découpe laser par sublimation, provenant du site TRUMPF

Pour quoi faire ?

La découpe laser va vous fournir de très nombreux avantages :

Elle augmente votre taux et temps de production grâce à la rapidité de coupe et de mise en oeuvre.
Vous pouvez réaliser des découpes très fines grâce à la haute précision de coupe (de 0.3 à 0.5mm).
Vous évitez de gaspiller : il y a très peu de déformation ou de perte de matière étant donné que le laser n’a pas de contact direct avec celle-ci.
Vous réduisez vos coûts, notamment grâce au fait que vous n’usez pas vos outils.
Vous pouvez laisser libre court à votre créativité : vous pouvez imaginer toutes les formes à découper que vous voulez !
C’est un procédé qui s’adapte à de très nombreux types de matériaux, que ceux-ci soient organiques ou inorganiques (le plexiglass, le cuir,… et même l’acier !).
La découpe laser est un procédé très précis, aucun post-traitement n’est nécessaire! Et en plus, ce procédé émet très peu de poussières donc vous n’aurez pas quasiment pas de ménage à faire après utilisation.
c’est un outil accessible à tout le monde, vous pouvez trouver des découpeuses laser dans les fablab proches de chez vous !

La découpe laser n’est pas un procédé numérique parfait, il y a quand même quelques inconvénients… C’est un procédé qui consomme beaucoup d’énergie et qui peut être dangereux si les règles de sécurité à propos de l’utilisation d’un laser sont méconnues (risques électriques, risques de pollution chimique,...). Certains paramètres sont importants à prendre en compte : vous ne pouvez pas utiliser n’importe quel type de découpeuse laser avec n’importe quel matériau… Il faut tenir compte notamment de l’épaisseur ou encore de la réflectivité des matériaux (le cuivre ne se découpe pas avec un laser CO2 et le verre ne découpe pas avec un laser YAG par exemple).

La gravure laser

Il s’agit d’une autre utilisation de la découpeuse laser ! La gravure laser se fait selon le même procédé que la découpe laser et avec la même machine : le faisceau laser va provoquer une élévation de la chaleur qui va elle-même brûler ou évaporer la surface du matériau. La couleur du matériau chauffé par le laser va changer selon la durée d’exposition et créer un contraste. Tout cela se fait en fonction d’un fichier envoyé depuis un ordinateur au contrôleur de la machine.

Il existe deux types de gravure:

La gravure au trait : cette technique utilise des images vectorielles afin de suivre des chemins et/ou des lignes
La gravure de surface : cette technique vaporise le matériau pour créer une image dans le matériau.

Il faut faire attention au type de fichier si vous voulez faire de la gravure laser. Les machines n’acceptent pas les fichiers 3D (.stl), vous devrez utiliser des formats tels que JPG, PDF, PNG,...
Vous trouverez plus d’informations à propos de la gravure laser sur le site Sculpteo.

Pour qui ?

Les découpeuses laser 2D ou 3D sont des outils qui peuvent intéresser autant les particuliers que les professionnels et les entreprises… Elles s’avèrent être très intéressantes pour les chaînes de production industrielles et peuvent concerner pratiquement tous les secteurs d’activité, que ce soit l’industrie automobile, l’industrie du textile, la décoration, l’aéronautique, le modélisme, l’ameublement, l’artisanat,...

La gravure laser est très utile pour tout ce qui concerne la personnalisation de masse, l’aspect publicitaire de vos produits (en y gravant facilement votre logo) mais aussi le contrôle de la qualité des fabrications ( en gravant des numéros de série, des marques d'horodatage, des numéros de pièces, des étiquettes de composants, des codes-barres,...).

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Le prototypage IoT : transformez vos idées en réalité

laurie — Thu, 14 May 2020 08:02:36 +0000

Le prototypage IoT : transformez vos idées en réalité

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Prototypage

laurie Thu, 05/14/2020 - 10:02

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Le prototypage IoT : transformez vos idées en réalité

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À l'ère de la connectivité omniprésente, l'Internet des Objets (IoT) a ouvert de nouvelles perspectives pour la création de dispositifs intelligents capables de simplifier et d'améliorer notre vie quotidienne. Cependant, avant qu'un dispositif IoT puisse atteindre le marché et répondre aux besoins des utilisateurs, il doit passer par une étape cruciale : le prototypage IoT. Cette phase de développement vise à tester et à valider la faisabilité technique et fonctionnelle d'un dispositif connecté avant sa production à grande échelle.

Dans cette fiche, nous explorerons en détail les éléments clés du prototypage IoT, les ressources disponibles dans les Fab Labs, et nous suivrons deux projets hypothétiques pour illustrer comment cette étape essentielle transforme des idées innovantes en réalité technologique.

Si vous souhaitez obtenir plus d'informations et approfondir votre compréhension sur ce sujet, vous pouvez consulter nos autres fiches connexes pour explorer davantage ce domaine passionnant de l'Internet des Objets (Fabriquer votre propre système domotique open source, la gestion des réseaux de capteurs, Thingsboard: gérer les données de vos appareils connectés).

Les éléments clés du prototypage IoT

Matériel (Hardware) : la création d'un prototype IoT nécessite souvent des composants matériels spécifiques tels que des capteurs, des actionneurs, des microcontrôleurs et des modules de communication. Les développeurs travaillent sur des cartes de développement matérielles pour construire des prototypes physiques.
Logiciel (Software) : le développement logiciel est crucial pour programmer le microcontrôleur, collecter et traiter les données des capteurs, et établir la communication avec d'autres dispositifs via Internet. Les langages de programmation courants pour le prototypage IoT incluent C, C++, Python et JavaScript.
Connectivité : les dispositifs IoT communiquent généralement via des protocoles de communication comme MQTT, CoAP ou HTTP. Le prototypage implique la configuration de la connectivité pour assurer une transmission efficace des données entre les appareils et les plates-formes cloud.
Alimentation : les prototypes IoT doivent souvent être alimentés de manière efficace, en tenant compte de la consommation d'énergie pour prolonger la durée de vie des dispositifs, surtout s'ils sont alimentés par batterie.
Intégration avec le Cloud : de nombreux systèmes IoT utilisent des services cloud pour stocker, analyser et visualiser les données. Le prototypage IoT implique généralement l'intégration avec des plateformes cloud telles que AWS, Azure ou Google Cloud.
Sécurité : la sécurité est une préoccupation majeure dans l'IoT. Les prototypes doivent prendre en compte la sécurité des données, la protection contre les attaques et l'authentification des dispositifs.

Les avantages et inconvénients du prototypage Iot

Qu’avez-vous à gagner grâce au prototypage IoT ?

Une validation technique : le prototypage permet de tester la faisabilité technique d'un dispositif connecté, de vérifier que les composants fonctionnent correctement ensemble et de résoudre les problèmes techniques avant la production à grande échelle.
L’optimisation des performances : en testant différents composants, capteurs, algorithmes et configurations, le prototypage permet d'optimiser les performances du dispositif IoT pour répondre aux besoins spécifiques.
La réduction des risques : en identifiant et en résolvant les problèmes potentiels dès le stade du prototype, on réduit les risques associés à la production de masse, ce qui permet d'économiser du temps et de l'argent.
la personnalisation : les prototypes IoT peuvent être adaptés aux besoins spécifiques de l'utilisateur final, ce qui permet de créer des solutions sur mesure.
la réalisation de tests utilisateur : Les prototypes peuvent être soumis à des tests par les utilisateurs finaux pour recueillir des commentaires précieux et améliorer l'expérience utilisateur.
Avoir une démonstration convaincante : les prototypes fonctionnels peuvent être utilisés pour convaincre les investisseurs, les partenaires ou les clients potentiels de la viabilité du projet.
L’innovation continue : le processus de prototypage encourage l'innovation continue en permettant des itérations rapides pour améliorer les designs et les fonctionnalités.

Par contre, il y a quelques éléments à prendre en compte avant de se lancer :

Le coût initial : la création de prototypes peut être coûteuse en termes de matériel, de logiciels et de main-d'œuvre, ce qui peut constituer un obstacle financier pour certains projets.
Le temps nécessaire : le prototypage IoT peut être un processus chronophage, surtout pour les projets complexes, et cela peut retarder la mise sur le marché.
Les ressources techniques : disposer de compétences techniques spécifiques est parfois nécessaires pour concevoir et assembler des prototypes IoT, ce qui peut être un défi pour certains individus ou entreprises.
Les limitations des technologies actuelles : les prototypes peuvent être limités par les technologies et les composants disponibles, ce qui peut entraîner des compromis en termes de fonctionnalités.
La difficulté de mise à l'échelle : un prototype fonctionnel ne garantit pas nécessairement une mise à l'échelle sans heurts vers une production de masse, car des ajustements peuvent être nécessaires.
La confidentialité : le partage de prototypes peut exposer des idées et des technologies à des tiers, ce qui peut poser des problèmes de confidentialité.

Vous pouvez constater que le prototypage IoT offre de nombreux avantages pour développer des dispositifs connectés innovants, mais il présente également des défis potentiels en termes de coûts, de temps et de compétences techniques. Il est essentiel d'évaluer ces facteurs pour déterminer si le prototypage est la meilleure approche pour un projet donné.

Les Fab Labs : catalyseurs du prototypage IoT

Qu’est-ce qu’un FabLab ?

Les Fab Labs, ou laboratoires de fabrication, sont des espaces collaboratifs dédiés à la création, à l'innovation et à la fabrication. Ouverts à tous, les FabLabs accueillent les professionnels comme les amateurs car ce qui prime, c’est la créativité, l’apprentissage collaboratif et la démocratisation de l’innovation technologique.

Initialement établis par le Massachusetts Institute of Technology (MIT), les FabLabs à travers le monde doivent adhérer à une charte qui définit un ensemble de principes, de valeurs et de pratiques destinés à orienter leur mode de fonctionnement et leur éthique :

- l’ouverture des FabLabs à tous,
- le partage des connaissances
- la collaboration
- la création pluridisciplinaire
- la liberté de conception
- la durabilité (réutilisation, réparation, réduction des déchets)
- le non profit commercial
- la diffusion des connaissances à l’échelle internationale

Les FabLabs offrent un environnement stimulant où les individus (porteur de projet) peuvent concrétiser leurs idées, prototyper des projets et expérimenter une variété de technologies en utilisant un large choix d'outils, d'équipements et de ressources mis à disposition. Ils proposent également des services d'accompagnement (conseils techniques, formation sur l'utilisation des équipements, assistance pour la conception et la fabrication de prototypes, opportunités de réseautage,...) afin de soutenir et encourager les porteurs de projets dans leur démarche de création

Et par rapport au prototypage IoT ?

Les Fab Labs offrent un environnement propice au prototypage IoT en mettant à disposition des ressources matérielles, des outils, une expertise et un espace collaboratif. Cela permet aux innovateurs de transformer leurs idées en prototypes fonctionnels et de participer activement au processus de création technologique.

Pour mieux comprendre comment les Fab Labs facilitent le prototypage IoT, explorons deux projets hypothétiques qui illustrent comment un individu peut utiliser ces ressources pour concrétiser ses idées :

Projet 1 : système de surveillance domestique intelligent.

Ce projet démontre comment un individu peut utiliser les ressources d'un Fab Lab pour concevoir, prototyper et tester un système de surveillance domestique intelligent. En bénéficiant de l'accès aux outils, de la collaboration et du partage de connaissances au sein de la communauté du FabLab, le porteur de projet peut créer un prototype fonctionnel, documenter son processus, et partager ses résultats avec la communauté.

Les étapes du processus de développement collaboratif au sein d’un FabLab :

L’idée du projet : un individu a l'idée de créer un système de surveillance domestique intelligent qui utilise des capteurs de mouvement, des caméras et une connectivité Internet pour permettre aux utilisateurs de surveiller leur domicile à distance.
L’ accès aux ressources du FabLab : la personne se rend dans un FabLab local afin d’avoir accès à des outils et des équipements tels que des imprimantes 3D, des kits électroniques, des ordinateurs avec des logiciels de conception assistée par ordinateur (CAO) et des stations de soudure.
Le prototypage du matériel : le porteur de projet va pouvoir utiliser une imprimante 3D afin de créer des boîtiers personnalisés pour les capteurs de mouvement et les caméras, il a également assembler les composants électroniques à l'aide de cartes de circuits imprimés (PCB).
La programmation du microcontrôleur : le porteur de projet va utiliser les ordinateurs équipés de logiciels de programmation pour écrire le code nécessaire au fonctionnement du microcontrôleur intégré au système.
Les tests préliminaires : les premiers tests sont effectués pour vérifier la communication entre les capteurs, la caméra et le microcontrôleur. Des ajustements sont apportés au code si nécessaire.
L’intégration cloud : le prototype est étendu pour se connecter à une plateforme cloud. Les utilisateurs peuvent accéder aux flux vidéo et aux données de capteurs via une application web.
Les tests et l’optimisation : le prototype est testé dans un environnement domestique simulé pour évaluer son efficacité. Des ajustements sont effectués pour améliorer la sensibilité des capteurs, la qualité de la vidéo, etc.
La documentation et le partage : la personne documente le processus de conception, le code source et les résultats des tests. Cette documentation est partagée avec la communauté du Fab Lab.
Le feedback de la communauté : les autres membres du Fa Lab examinent le projet, fournissent des commentaires et peuvent même suggérer des améliorations ou des idées pour de futures itérations.
Les itérations et les améliorations : en fonction des retours et des tests, des itérations ultérieures du prototype peuvent être effectuées pour améliorer les performances, la convivialité et la robustesse du système.

Projet 2 : Jardin intelligent avec arrosage automatique

Ce projet illustre comment un passionné de jardinage peut exploiter les ressources d'un FabLab pour concevoir et construire un système IoT intelligent pour son jardin. A l’aide de capteurs, de microcontrôleurs, et de composants disponibles au FabLab, il peut concevoir, construire et personnaliser un système d’arrosage automatisé pour son jardin, améliorant ainsi l’efficacité de l’arrosage.

Les étapes du processus de développement collaboratif au sein d’un FabLab :

L’idée du projet : ce passionné de jardinage souhaite créer un système intelligent pour son jardin qui surveille l'humidité du sol, la luminosité et la température, et qui automatise l'arrosage en fonction des besoins des plantes.
L’accès aux ressources du FabLab : la personne se rend dans le FabLab local pour utiliser des capteurs d'humidité du sol, des capteurs de luminosité, des microcontrôleurs, des électrovannes, des tuyaux et d'autres composants disponibles.
La conception du système : le porteur de projet va utiliser un logiciel de CAO pour concevoir un support sur lequel fixer les capteurs et les composants électroniques. Il va créer une maquette du jardin pour planifier l'installation des capteurs.
L’assemblage des capteurs : le porteur de projet va utiliser une imprimante 3D pour créer des supports sur mesure pour les capteurs. Les capteurs d'humidité du sol sont installés à proximité des plantes, et les capteurs de luminosité et de température sont positionnés de manière stratégique.
L’intégration des composants : les capteurs sont connectés à un microcontrôleur qui lit les données et décide quand déclencher l'arrosage. Des électrovannes sont installées sur les tuyaux d'arrosage pour contrôler l'écoulement de l'eau.
La programmation du microcontrôleur : le porteur de projet va écrire le code pour le microcontrôleur afin de collecter, traiter les données des capteurs, et contrôler les électrovannes en conséquence. La programmation inclut également une interface utilisateur simple pour la configuration.
Les tests et la calibration : des tests sont effectués pour s'assurer que les capteurs fonctionnent correctement et que le système déclenche l'arrosage de manière appropriée en fonction des conditions du jardin.
L’optimisation de l'efficacité énergétique : l'optimisation de la consommation d'énergie est prise en compte, en programmant le système pour minimiser l'utilisation de l'eau pendant les périodes de pluie ou lorsque l'humidité du sol est adéquate.
L’intégration avec une application mobile : pour permettre un contrôle à distance, une application mobile simple est développée pour surveiller les conditions du jardin et ajuster les paramètres d'arrosage.
Le partage de l'expérience : La personne documente le processus de création, partage le code source, les schémas et les résultats des tests avec d'autres membres du Fab Lab.

Besoin d’une aide supplémentaire ?

Vous avez des questions concernant le prototypge IoT? N'hésitez pas à contacter la fab-team ou à consulter les évènements à venir du Fab-C!

Prototypage

L'impression 3D

Pour quoi faire ?

Pour qui ?

Comment ?

Les différentes technologies d’impression 3D

L’impression par dépôt de fil ou extrusion (FFF ou FDM)

La stéréolithographie (SLA en abrégé)

L’impression par liage de poudre (SLS, SLM, DMLS)

L'impression 3D FDM

Matériel requis pour une impression FDM

Les différentes étapes

1. La modélisation de votre objet

2. Préparation du fichier avant l’impression 3D

3. Transfert du fichier G-Code à l’imprimante

4. Les réglages et connexions de votre imprimantes 3D FDM

5. Le processus d’impression FDM en tant que tel

Pour aller plus loin… Découvrez le !

Besoin d’une aide supplémentaire ?

La conception assistée par ordinateur (CAO/CAD)

Pour quoi faire ?

Les différences entre la CAO et le DAO

Quels sont les avantages d’un logiciel CAO ?

Pour qui ?

Matériel requis :

Quelques clarifications...

Y a-t-il une différence entre les expressions « logiciel open source » et « logiciel libre »?

Pourquoi privilégier des logiciels libres et open source?

Logiciels de modélisation 3D

Pour aller plus loin...

Besoin d’une aide supplémentaire ?

Les scanners 3D

Pour quoi faire ?

Pour qui ?

Comment choisir votre scanner ?

Les différentes techniques de numérisation 3D

1 Les scanners par contact

2 Les scanners sans contact

2.1 Les scanners sans contact actifs

2.1.1 Lasergrammétrie / Balayage laser 3D

2.1.1.1 Le scan à impulsion laser/ à temps de vol (Time of Flight)

2.1.1.2 Le scan à décalage de phase/ à impulsions déphasées

2.1.2 Le scan laser par triangulation optique

2.1.3 Le scan à la lumière structurée

2.2 Les scanners sans contact passifs

2.2.1 La photogrammétrie

Quelles sont les étapes d’un scan 3D ?

1 La préparation de votre élément

2 Le scan de votre élément

3 Transformation du nuage de points en maillage polygonal

4 Exportation du fichier au format .stl

Pour aller plus loin… Découvrez le !

Besoin d’une aide supplémentaire ?

Les slicers, les logiciels de découpage pour l’impression 3D

Prérequis:

Pour quoi faire?

Comment ça marche?

Choisir un slicer

Configurer le fichier de modélisation à l’aide du slicer

Les paramètres de l’impression

D’un fichier de modélisation à un fichier G-code

Et ensuite?

Besoin d’une aide supplémentaire ?

Prototypage rapide grâce au

No-Code : Qu'est-ce que c’est ?

Pour quoi faire ?

Les avantages du no-code

Rapidité et efficacité

Réduction des coûts

Modifiabilité et adaptabilité

Les limites du no-code

Limitation de fonctionnalités et design

Le manque de contrôle et dépendance de l’éditeur

Les outils no-code

Besoin d’une aide supplémentaire ?

La découpe laser

La découpe laser, qu’est-ce que c’est?

Comment faire ?

Comment choisir le type de découpeuse laser ?

Pour quelles utilisations ?