Impression 3D de pochoir pour balle de golf


J'ai fait des essais d'impression 3D avec l'Ultimaker 3 pour imprimer des pochoirs et marqueurs pour balle de golf.

Voir la photo ci-contre pour comprendre le concept.

Bruno
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J'ai utilisé plusieurs logiciels pour la modelisation 3D:

  • Openscad (www.openscad.org): Openscad est un logiciel libre de modélisation 3D qui a la particularité d'être programmable. J'utilise en général Openscad pour des pièces qui ont des formes très géométriques (ici la demi-sphère), et pour lesquelles je veux pouvoir ajuster certains paramètres (épaisseur de la coque, diamètre, etc) sans refaire toute la modélisation.Il suffit alors de modifier le programme, recompiler, et voila!
  • Inkscape (inkscape.org): Inkscape est un logiciel libre de dessin vectoriel. J'ai utilisé Inkscape pour dessiner mon logo (Hole in One pour les amateurs de golf) en 2D. J'ai ensuite utilisé un plug-in (Inkscape to Openscad converter) pour convertir rapidement le logo 2D en extrusion 3D. Il est aussi possible de réaliser l'extrusion d'un dessin vectoriel 2D avec un logiciel tel que Blender.
  • Blender (blender.org): Blender est un logiciel libre de modélisation 3D, très puissant (je suis loin d'en utiliser la pleine puissance). J'ai utilisé Blender pour faire la différence entre la coque et le logo (opération booléenne).

J'ai fait plusieurs essais d'impression 3D avec différentes techniques pour pouvoir comparer le rendu.

2.1 Impression par frittage selectif laser ( SLS , Selective Laser Sintering en anglais)

J'ai utilisé un service d'impression 3D en ligne (www.shapeways.com). Au final très bonne qualité d'impression avec un niveau de détail très fin, par contre prix avec frais de livraison pas très compétitif pour une petite pièce, et délai (2 ou 3 semaines) non adapté à un prototypage itératif.

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2.2 Impression d'un marqueur en PLA sans support sur Ultimaker 3 du Fablab

Impression en PLA du marqueur de balle de golf (jeton qui se pose sur le green pour marquer l'emplacement de la balle, avant de la relever) pour tester une toute petite pièce: impeccable. Notamment pas besoin de support, finesse de détail 0,1 mm.

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2.3 Impression d'un pochoir en PLA avec support PLA sur Ultimaker 3 du Fablab

Impression en PLA d'un pochoir, avec support PLA (donc utilisation d'un seul filament alors que l'Ultimaker 3 a 2 buses d'impression et peut donc gérer 2 filaments): impression de la pièce “à l'envers” pour limiter la taille du support et donc la durée d'impression (1h30). La qualité d'impression est bonne toutefois, compte tenu de la complexité de la pièce (sphérique avec découpes et bon niveau de détail), le support est difficile à détacher. J'ai dû limer en post-impression pour un résultat satisfaisant mais pas au niveau attendu.

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J'ai fait un deuxième essai d'impression en PLA avec support PLA, cette fois-ci pièce à l'endroit, plutôt que pièce à l'envers. Finalement la durée d'impression n'est pas tellement plus longue à condition d'optimiser un peu les paramètres de support du slicer Cura.

2.4 Impression d'un pochoir en PLA avec support PVA sur Ultimaker 3 du Fablab

Impression en PLA d'un pochoir avec support PVA (filament soluble dans l'eau après impression), en utilisant donc les 2 buses d'impression de l'Ultimaker 3: impression de la pièce à l'envers, toujours pour limiter la durée d'impression, mais 2H30 quand même en mode fast print donc en rognant un peu sur la qualité d'impression.

Il est à noter que lorsque 2 filaments sont utilisés, à chaque changement de filament (à chaque couche en fait), la tête d'impression doit basculer d'une buse à l'autre. Mais le changement de buse se fait par un levier mécanique. Sérieusement un levier mécanique sur une machine de ce niveau de prix ? Oui, sérieusement, la tête d'impression doit aller dans le coin au fond à droite pour caler le levier dans l'encoche et passer à l'autre buse. Voir sur la photo ci-dessous, entourés en rouge, le levier à gauche et l'encoche à droite.

De plus, à chaque changement, du matériau est extrudé pour former une tour d'amorçage (“priming tower” en anglais). Cette tour est visible dans Cura lorsque vous passez en mode couche par couche, et est automatiquement génerée pour une impression double support PLA / PVA. L'objectif de cette tour est de permettre à la tête d'impression de refroidir et réchauffer entre 2 changements de filament, et également d'amorcer l'extrusion avec le nouveau matériau en évacuant les déchets. Voir sur la photo ci-dessous, entourée en bleu, la tour d'amorçage.

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Au final, tout ce va et vient de la tête d'impression avec la construction de la tour prend du temps, beaucoup de temps. Une impression double support PLA / PVA prendra au moins 2 fois plus de temps qu'une impression PVA avec support PVA!

Voilà le résultat après impression, vu de dessus et vu de dessous.

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Après impression, il faut faire tremper la pièce dans un verre d'eau pendant 10h environ (rien d'autre à faire que changer l'eau et agiter un peu de temps en temps) et le support PVA se dissout. Et au final, très bonne qualité, les découpes sont très propres !

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