Astuce imprimante 3D: l’écrou à sertir

J’avais besoin d’un support pour une platine électronique, avec un pas de vis pour la fixer. Visser dans le PLA d’une impression 3D est certes possible, mais la tenue est mauvaise. J’ai donc testé, aujourd’hui, l’écrou à sertir (Hot Melt Insert Nuts, en anglais).

Il s’agit d’un écrou cranté, qu’on sertit dans du plastique en le réchauffant avec la panne d’un fer à souder. Et bien, cela fonctionne du tonnerre! C’est rapide, simple et solide.

Ressusciter une découpeuse laser 40k chinoise – Episode 4

Evacuation des fumées

Après les premiers essais de la découpeuse, un problème allait se faire sentir. Au sens propre du terme: la fumée de la découpe envahit mon garage. Problème: s’il y a bien un grand ventilateur extracteur d’air de 15 cm de diamètre à l’arrière de la machine, il n’y a rien pour y fixer une cheminée. Dans ce cas, la solution passe par l’impression 3D. Le modèle a été conçu sur Fusion 360 et imprimé en PETG sur ma Prusa Mk3.

Le résultat est parfait. Le ventilateur est suffisamment puissant pour pousser les fumées hors de mon garage.

Fichiers STL et Fusion 360 à télécharger: Chinese laser cutter 4040 fumes exhaust

Imprimante 3D: imprimer des emporte-pièces en enfantine

Activité pédagogique d’Education Numérique réalisée dans la classe 1-2P/10 de Mme Shirin Russell-Luget – EPS Ecublens

Aujourd’hui, j’ai déposé notre nouvelle imprimante 3D Prusa MK3s de l’école dans une classe d’enfantine (maternelle). Objectif: chaque élève doit dessiner son emporte-pièce de biscuits de Noël et l’imprimante le fabrique sous ses yeux.

J’avais déjà réalisé cette activité en 2016. A cette époque, avec l’Ultimaker 2+ et le site cookiecaster.com, fermé depuis. Cette année, je relance l’activité, ayant trouvé un remplaçant crédible à cookiecaster en la présence de https://app.cookiecad.com. Il est gratuit et suffisamment simple pour pouvoir être utilisé par des enseignants sans formation 3D. Enfin, j’ai pu remplacer l’Ultimaker 2+, parfois très capricieuse, par la géniale Prusa Mk3s, bien plus simple d’utilisation.

Déroulement

Etape 1: présentation de l’imprimante. Partir de l’exemple du tampon encreur que les élèves connaissent bien. Partir sur l’imprimante papier (2D). Arriver à l’imprimante 3D par analogie: quand tu fais une tour en Kapla, tu fais un premier étage de Kapla. Puis un second, puis un troisième…

Etape 2: présentation de différents emporte-pièces aux élèves. Faire définir aux élèves les caractéristiques d’un emporte-pièce: tour fermé. Intérieur vide.

Etape 3: les élèves dessinent leur emporte-pièce au crayon sur une feuille A4. Consigne: faire un grand dessin.

Etape 4: après validation de l’enseignante, les élèves repassent leur forme au stylo noir épais.

Etape 5: l’enseignante scanne les dessins.

Etape 6: l’enseignante envoie les dessins scannés sur https://app.cookiecad.com et génère la forme de l’emporte-pièce. Elle l’exporte en STL.

Etape 7: passage dans le slicer (ici Prusa Slicer). Ce logiciel permet de découper en tranche la forme 3D et paramètre tous les déplacements de l’imprimante 3D. C’est lui qui « traduit » le fichier 3D en des instructions compréhensibles par l’imprimante 3D.

Etape 8: impression 😃!

Pendant ce temps, les élèves colorient leur dessin, qui sera joint à l’emporte-pièce.

Pendant ce temps, l’imprimante continue son travail…

Exploitation pédagogique

L’imprimante 3D permet à l’élève de voir se réaliser son dessin « en vrai ». Mais avant d’y arriver, il faut comprendre les contraintes de l’emporte-pièce: un dessin fermé, représentatif. Un travail préliminaire pourrait être fait sur la silhouette. Avec des élèves un peu plus grands, je partirais sur le travail de la silhouette de l’élève de profil, dont on ferait un emporte-pièce à son image.

Objectifs pédagogiques

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Réparer le minuteur d’une HappyPress

Les plotters à découper Silhouette Cameo et bon nombre de nos appareils sont mécaniquement et électroniquement très simples. Loin d’être un désavantage, c’est souvent un facteur de fiabilité, de durabilité, mais surtout de facilité à réparer. Aujourd’hui, on s’attaque au minuteur d’une HappyPress

L’HappyPress de Happy Fabric est la compagne idéale de la Silhouette Cameo. Cette petite presse de transfert à chaud permet une bien meilleure application et tenue du flex sur les tissus.

HappyPress 3

La HappyPress 3 est dotée d’une minuterie paramétrable, qui s’enclenche quand la presse est fermée, et bippe lorsqu’il faut la rouvrir. Cela signifie qu’il y a un capteur qui indique à la presse sa position (fermée ou ouverte). Le capteur utilisé est très simple; il s’agit d’un contact Reed. En gros, lorsqu’un aimant s’approche du contact, son champs magnétique ferme mécaniquement un circuit électrique. C’est simple, bon marché, diablement efficace et fiable…

Le contact Reed de la HappyPress 3 est situé dans un petit boîtier en plastique.

Le problème est que ma femme, enseignante, utilise souvent son matériel privé avec des élèves. Et l’un de ces derniers a (probablement volontairement) cassé le boîtier en plastique. De telle manière qu’il ne puisse pas être recollé.

On voit nettement l’aimant vissé sur le socle. Le contact Reed est maintenu en place par de la colle chaude

Après avoir délicatement dégagé le contact Reed, on se rend compte qu’il est entier. Du reste, en l’approchant de l’aimant, le minuteur se met en route.

C’est ici qu’on va utiliser une autre excellente machine: l’imprimante 3D pour créer un nouveau petit boîtier en plastique. On va commencer par prendre les cotes de la pièce.

Dans un logiciel 3D (ici Fusion 360, mais Tinkercad, en-ligne, gratuit et très simple d’utilisation ferait parfaitement l’affaire), on réalise une nouvelle pièce. Par souci de simplicité, l’ouverture est réalisée sur le dessus, et pas contre la poignée. On n’oublie pas l’encoche pour passer les fils.

On passe ensuite par l’imprimante 3D. La pièce étant petite et les parois fines, j’ai choisi remplissage de 100%.

On visse la pièce en place, on y met le contact Reed. On ferme la presse, pour vérifier que le minuteur fonctionne bien.

On met alors un point de pistolet à colle de chaque côté pour maintenir le contact Reed en place. Pourquoi ne pas entièrement remplir de colle chaude? Parce que si un élève a pu casser la pièce, il peut la casser à nouveau. Dans ce cas, avec un minimum de colle, il sera plus facile de la remplacer à nouveau.

Pour récupérer les fichiers 3D: https://www.thingiverse.com/thing:5063834

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Imprimer le relief terrestre en 3D

L’ensemble des données altimétriques de la Terre est disponible gratuitement sur Internet. Dès lors, pourquoi ne pas les exploiter pour modéliser et imprimer le relief terrestre en 3D? C’est ce qu’a fait notre collègue bernois Gregor Lütolf, qui a imprimé en 3D le canton de Berne au 1:25’000! Les impressions ont été réalisées avec une Ultimaker 2.

Ce travail nécessite néanmoins de maîtriser des logiciels de Système d’Information Géographique (SIG), relativement complexes. Il existe maintenant une méthode plus simple, qui s’appuie sur les données altimétriques de GoogleEarth: Terrain2STL: http://jthatch.com/Terrain2STL/. Ce site web permet en effet de sélectionner un polygone n’importe où dans le monde et de l’exporter au format .stl, donc prêt pour l’impression en 3D. La résolution verticale est de 90m. Voici comment faire.

Création du fichier .stl

Aller sur http://jthatch.com/Terrain2STL/ et sélectionner la partie du monde voulue.

Cliquer sur Model Details. Modifier Box size. Ce paramètre permet de sélectionner la taille de la zone de sélection du terrain.

Box Scalling Factor permet d’augmenter la taille de la zone de sélection au-delà de la taille maximum. Cela permet de prendre en compte de très grandes régions; mais souvent, le serveur patine et retourne une erreur avec les très grandes zones.

Box Rotation permet de faire tourner la zone de sélection.

Enfin, et c’est très important, Vertical Scalling permet de modifier le facteur de l’axe Z. Cela permet d’accentuer le relief. Voici un premier exemple:

Dans le cas du Mont Everest, on peut remarquer qu’une échelle de l’axe Z similaire aux axes X et Y suffit pour bien percevoir le relief.

Voici maintenant le cas d’Ecublens et de sa moraine. Avec une échelle 1:1 pour les axe X, Y et Z, la perception du relief est difficile, contrairement à une échelle 4:1 pour l’axe Z.

Évidemment, on ne va pas traiter la Hollande comme le Népal! Une approche pédagogique intéressante, pour la Suisse, est de générer un modèle des Alpes avec un facteur de multiplication de l’axe Z de 2 et de l’imprimer. Puis de refaire la démarche avec un facteur de 1. Dans ce cas, la hauteur des montagnes est proportionnelle aux axes horizontaux. Cela permet de relativiser la hauteur réelle des Alpes…

Enfin, les dernières options Water and Base Settings permettent de baisser le niveau des océans, afin de mettre en évidence les côtes (Water Drop) et d’augmenter la hauteur de la base du modèle 3D (Base Height).

Finalement, il suffit de cliquer sur Create and Download pour générer et télécharger un fichier au format .stl, qui peut ensuite directement être utilisé dans un slicer pour générer les instructions nécessaires à l’imprimante 3D. Le modèle étant souvent de très grande taille, supérieure au volume d’impression maximum d’une imprimante 3D, il convient de le réduire à une taille correcte.

 

L’impression

Comme l’axe X et Y ont souvent une résolution supérieure à l’axe Z, il est souvent plus intéressant d’imprimer le fichier verticalement. Attention néanmoins avec des reliefs prononcés, qui s’imprimeront mal, faute de support. C’est le cas dans l’image qui suit, de toutes les parties en rouge.

Le relief vert a été imprimé verticalement. Le blanc horizontalement. L’avantage de l’impression horizontale, même si la résolution est moindre, est que chaque couche fait comme une courbe de niveau.

Aller plus loin

Sans aller jusqu’à se former sur de complexes systèmes d’information géographique, il est possible de pousser le concept un peu plus loin. Un nouveau site est en effet apparu, similaire à Terrain2STL, mais qui offre beaucoup plus de paramètres de configuration. Enfin, il offre sur l’ensemble de la planète une résolution de 30m au lieu de 90. Ce site se trouve à l’adresse http://touchterrain.geol.iastate.edu/ et a été créé par l’Université de l’Iowa. Il permet entre autres de paramétrer des zones de sélection beaucoup plus finement que les zones préconfigurées de Terrain2STL.

 

 

Création d’un tampon encreur à la découpeuse laser et imprimante 3D

Ma femme Carine, pour l’un de ses cours AC sur l’art postal, a besoin d’un faux tampon postal d’Attalens, d’un diamètre de 6.5 cm.

La réalisation d’un tampon sur mesure par une entreprise spécialisée est trop onéreux… et surtout pas dans l’esprit maker.

Voilà le résultat:

Réalisation du tampon

Création du design

Un tampon postal est graphiquement relativement simple. Comme il est réalisé à l’aide d’une découpeuse laser (on le verra plus loin), il nous faut une image vectorielle, au format SVG. Pour la réaliser, on peut utiliser différents logiciels, comme Illustrator (MAC/PC, payant et très cher), Inkscape (MAC/PC, open source et gratuit) ou Intaglio (MAC, payant, mais présent sur le master cantonal vaudois).
Intaglio est clairement le plus simple d’accès (inspiré de l’ancien module vectoriel d’AppleWorks), mais aussi le plus limité en fonctions.

Pour créer le château, j’ai importé une photo et ai simplement suivi les bords avec l’outil Trait.

Le tampon est réalisé en assemblant les différents éléments: texte, château, cercles…

Une fois le tampon réalisé, il faut le mettre en négatif et en miroir, avec le choix de couleur correspondant à la fonction marquage de la découpeuse laser. Comme la découpeuse laser du FabLab de Fribourg est pilotée depuis Inkscape, j’utilise ce programme pour finaliser mon projet.

On envoie ensuite le tout à la découpeuse laser. Il existe une matière de type caoutchouc spéciale pour faire les tampons sur les découpeuses laser. Cette dernière va commencer par graver le tampon, avant de faire un tour de découpe.

La découpe a été réalisée sur la découpeuse laser du FabLab de Fribourg. On trouve aussi des FabLabs à Renens, Nyon, Neuchâtel, Sion, Bienne, Ins, Genève, Berne, ainsi qu’à la HEP Vaud.

Réalisation de la poignée

La poignée a été créée directement sur Thingiverse. En supprimant le texte; on se retrouve avec un fond plat pour y coller le tampon.

On imprime ensuite la poignée avec une imprimante 3D.

Au final, le résultat donne un tampon personnalisé parfaitement fonctionnel, pour un coût entre 3 et 5 CHF.

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Créer un chariot pour imprimante 3D avec un vieux Bretford pour portables

L’entreprise Bretford créé d’excellents chariots pour 20 ordinateurs portables… mais le moins que l’on puisse dire est que la première génération était catastrophique: espaces de rangement trop larges qui abîment les ordinateurs, rangement des câbles de charge assez proche du chaos. Heureusement, la dernière version du chariot est vraiment meilleure. Mais que faire des anciens chariots? L’espace de rangement des portables est suffisamment large pour les bobines de filaments. Il devient donc un excellent chariot pour imprimante 3D!

 

Save the planet: buy a 3D printer!

Je possède un nettoyeur à vapeur professionnel de marque allemande, très cher (2500.- neuf) que j’avais pu avoir d’occasion il y a plusieurs années à un prix très correct (erreur de commande d’un client; il était resté sur les bras d’une entreprise). Après des années de bons et loyaux services, une toute petite pièce s’est cassée:

Le problème est que cette pièce sert à faire le lien entre le flexible et l’appareil pour transporter la vapeur. Elle est donc creuse. Malheureusement, le site web de la marque de l’appareil ne répond plus. Le compte Facebook de la marque n’est plus mis à jour depuis 2013. Bref, l’entreprise semble avoir sombré. Impossible donc de commander la pièce de rechange. Si ça se trouve, j’aurais dû racheter tout le flexible, avec la télécommande, donc fort onéreux.

C’est rageant. J’ai un appareil très cher, très performant et qui est parfaitement fonctionnel qui devrait partir à la casse parce qu’une toute petite pièce de plastique, vitale, est cassée. Il reste une dernière chance: fabriquer une nouvelle pièce à l’aide de mon imprimante 3D. Il reste un problème: cette pièce doit supporter le passage de la vapeur à haute température. Je peux donc exclure le PLA, qui commence à ramollir à 50°C. J’ai en stock de l’ABS; qui lui commence à ramollir à 90°C. C’est limite, mais à défaut de mieux…

Pour commencer, il faut créer la pièce dans Sketchup Make 2016 (gratuit):

Ce logiciel est très simple d’accès, mais gère très mal tout ce qui est cylindrique. Heureusement, il existe le plug-in Solid Inspector 2 qui permet de rendre la pièce imprimable.

La pièce est ensuite placée dans le slicer, qui va préparer le G-code qui pilotera l’imprimante 3D. Dans mon cas, il s’agit de Cura.

Ensuite, il faut imprimer:

Ma Vertex K8400 gère mal les petits objets; elle fait fondre ce qu’elle vient d’imprimer. J’imprime donc systématiquement deux objets similaires, éloignés l’un de l’autre, quand il s’agit d’objets fins. De cette manière, l’objet ne reste pas à proximité de l’élément chauffant de la tête et peut donc refroidir. Ça double certes le prix de la pièce… qui passe de 6 à 12 centimes! Pas de quoi se ruiner!

Quant au résultat…

 

 

Ça marche! Et voilà un appareil électroménager qui durera encore un moment au lieu de rejoindre la déchetterie et d’être remplacé par du matériel neuf. Et quand la pièce cassera à nouveau, j’en imprimerai une nouvelle en moins de 30 minutes. L’impression 3D devient un outil pour lutter contre le consumérisme à outrance, mais surtout contre une certaine idée d’obsolescence programmée.

En France, la chaîne d’électroménager Boulanger a mis en place une plate-forme communautaire et open source (c’est presque le plus beau dans la démarche!) qui permet aux clients de la marque de télécharger librement les modèles 3D de certaines pièces des produits de la marque et de les imprimer, les modifier et les adapter à leurs besoins.

Plateforme 3D Boulanger: http://happy3d.fr

Plus fort encore: les clients peuvent publier les pièces qu’ils ont créées, augmentant d’autant plus (et à moindres frais) la base de données! Cela permet de prolonger la vie des appareils. À première vue, c’est contre-productif pour le chiffre d’affaires de la marque. En réalité, la « réparabilité » d’un appareil est de plus en plus un argument de vente. La population est de plus en plus sensibilisée à la notion d’obsolescence programmée. Les imprimantes jets d’encre y ont bien contribué. À choisir entre deux appareils, l’un réparable et durable et l’autre bon à jeter au moindre problème, le choix paraît de plus en plus logique. De plus, cela permet une économie importante; le service après-vente et le service de réparation n’ont plus besoin de stocker sur 10 ans un grand nombre de pièces, pour chacun des appareils, ce qui représente un coût prohibitif. À terme, cela devient un vrai avantage compétitif! Quand la Migros et la Coop auront compris cela…

Et où imprimer? Tout le monde ne dispose pas d’une imprimante 3D à la maison. Pour cela, il y a les FabLab!

Sans compter les Makerspaces!

[Impression 3D] Fabrication de voitures à moteur à élastique

Voici une activité pour les OCOM: la conception, la construction et le prototypage de voitures à moteur à élastique. Voilà la vidéo, en attendant les fiches d’activité et dévaluation.

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[Imprimante 3D à l’école] La voiture à moteur à élastique

Deux de mes classes d’OCOM sont en train de se défier. L’objectif: chaque groupe de deux élèves doit dessiner, modéliser, imprimer et monter une voiture propulsée par un élastique. Ensuite auront lieu les courses!

Voilà la première voiture terminée:

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Impressions réalisées sur K8200 (châssis) et Ultimaker 2 (roues). Axes en laiton, découpés avec un Dremel:

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Pendant ce temps en 11H…

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Activité OCOM Tech 9H et 10H: la voiture à élastique

Petit projet d’activité pour l’OCOM TECH 9H et 10H et l’imprimante 3D: concevoir, imprimer et assembler des voitures à moteur à élastique!

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