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.

 

 

[Imprimante 3D] Ultimaker Extrusion Upgrade Kit: comment transformer une Ultimaker 2 en 2+

Ceux qui utilisent une imprimante 3D Ultimaker 2 ont remarqué qu’elle est maintenant vendue sous la dénomination Ultimaker 2+. Il s’agit en réalité d’une évolution majeure. On y trouve un nouvel extrudeur, corrigeant les faiblesses de l’ancien (qui a tendance à patiner), un système de fixation de la vitre sur le plateau chauffant qui ne nécessite pas d’outil ou de se casser les ongles pour retirer la vitre et enfin une nouvelle tête d’impression avec un refroidissement optimisé. Mais cette tête est surtout équipée de l’Olsson Block, une invention d’un membre de la communauté Ultimaker. L’Olsson Block permet de changer les buses de l’Ultimaker pour d’autres avec un diamètre différent. On peut ainsi imprimer avec des buses de 0.25mm (impression de grande finesse), 0,4 (buse actuelle), 0.65 et 0.8mm pour du prototypage rapide. Surtout, en cas de buse bouchée, le démontage est extrêmement simple: il suffit de la dévisser.

Ultimaker a eu la bonne idée de vendre un kit d’extension pour transformer une imprimante 3D Ultimaker 2 en 2+. Le kit est onéreux (570 CHF, disponible à la CADEV), mais il est très complet:

Une fois le carton ouvert, on constate qu’on va avoir du travail pour mettre en place le kit…

On trouve un nouvel extrudeur, avec (enfin!) un levier pour débloquer le filament.

Une nouvelle tête, avec des ventilateurs disposés autrement.

Et enfin, les buses interchangeables (la 0.4mm est déjà montée sur la tête).

On trouve en ligne un mode d’emploi en français pour monter le kit.

Après une heure de travail, l’Ultimaker 2 retrouve une nouvelle jeunesse. Il ne faut pas oublier de modifier les paramètres dans Cura et d’envoyer le nouveau firmware. Pour terminer, le tout dernier bénéfice est que l’agaçant petit ventilateur qui tourne en contenu derrière la tête d’impression avec un bruit qui dérange en classe est maintenant presque silencieux!

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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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L’esprit maker: le miracle au quotidien

Pour commencer 2017 sur une note positive, je vous propose une belle histoire qui résume tout ce que j’aime dans mon métier: l’esprit maker pour rendre le monde meilleur.

Lorelei, la fille de 5 ans de Bodo Hoenen est tombé gravement malade. Elle a eu son bras gauche presque totalement paralysé. Sans aucune expérience dans le domaine, son papa a décidé de lui créer une prothèse de rééducation myoélectrique à l’aide d’imprimantes 3D et d’Arduino.

Cette prothèse de coude, munie d’un actuateur linéaire, doit aider à la rééducation de Lorelei. Le papa a sollicité et reçu de l’aide de makers du monde entier pour créer cette prothèse. Elle est dix fois plus légère et dix fois moins chère qu’une prothèse standard. Ce qui est particulièrement important pour une enfant de 5 ans en pleine croissance et qui devra donc voir ses prothèses d’adapter à son évolution morphologique.

Son papa a présenté le projet dans cette vidéo:

Où comment un papa se découvre des compétences de makers et expérimente la solidarité de la communauté pour aider sa fille. Le travail réalisé, autant par le papa que par Lorelei est impressionnant.

Vous pouvez suivre le projet sur la page Facebook du papa: « Our kids can do anything ».

 

Source: http://www.additiverse.com/video-un-pere-fabrique-une-prothese-de-coude-par-impression-3d-pour-sa-fille-handicapee/

 

 

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!

 

A priori des icônes, mais bien plus que ça pour l’impression 3D

En tant qu’enseignant utilisant des imprimantes 3D avec mes élèves (et leur apprenant à les utiliser), j’ai besoin de représentations visuelles pour mes documents sur l’impression 3D. On est ici plus dans le logo que dans la photographie. Pourquoi ne pas se servir d’icônes libres de droit, ou en licence CC, disponibles au format vectoriel, et donc utilisables pour toutes occasions.

Voici une petite sélection d’icônes spécifique à l’impression 3D:

https://www.iconfinder.com/iconsets/3d-maker-vol-1-2

https://www.iconfinder.com/iconsets/3d-printing-line

http://www.flaticon.com/packs/3d-printer-set

Quel est le grand avantage de ces packs d’icônes? Et bien c’est qu’elles sont aussi au format vectoriel; à savoir souvent en .eos et/ou en .svg. Elles s’adaptent donc à tous nos besoins: icônes, illustrations, logos, t-shirts…

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!

[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:

DSC04425

Pendant ce temps en 11H…

Photo 11.04.16 11 15 19

Imprimer en 3D le relief

Une des applications pédagogiques particulièrement utiles avec l’imprimante 3D est l’impression de modèles du relief terrestre. Jusqu’à maintenant, c’était assez fastidieux: il fallait trouver des données altimétriques libres, les travailler dans un SIG comme Grass, puis les travailler afin d’en obtenir un fichier .stl imprimable. La chose est d’autant plus complexe sur Mac, vu le peu de choix de logiciels. L’autre solution est d’utiliser des services payants.

Il existe maintenant une alternative simple et gratuite, qui s’appuie sur les données altimétriques de Google Maps, et donc disponible pour tous les points de la planète: terrain2stl

Capture d’écran 2016-04-09 à 18.44.34

Les fonctions de l’outil sont relativement limitées, mais cela rend son utilisation d’autant plus simple. Comme sur Google Maps, on se positionne à l’endroit désiré:

Capture d’écran 2016-04-09 à 18.51.03

On peut régler la taille de la sélection, malheureusement pas de manière linéaire, mais par cran. Voici la taille maximum de la zone imprimable:

Capture d’écran 2016-04-09 à 19.00.19

Il suffit ensuite de cliquer sur create STL file, puis Download:

Capture d’écran 2016-04-09 à 19.01.39

Le résultat:

Le relief terrestre est relativement plat par rapport à son échelle horizontale. On peut amplifier le relief pour bien le voir en modifiant l’échelle de l’axe Z:

Il est aussi possible d’importer les fichiers STL dans SketchUp et les y modifier:

Capture d’écran 2016-04-09 à 19.10.54

DSC04448
Pour réaliser vos propres reliefs: http://jthatch.com/terrain2stl/

Imprimer en ABS sur un K8400

Après plusieurs essais ponctués par autant d’échecs, j’ai remis l’ouvrage sur le métier. J’avais fait tous mes essais avec une seule bobine d’ABS, de qualité standard, achetée chez un fournisseur suisse. La buse se bouchait à chaque fois en cours d’impression.

J’ai donc acheté une bobine ABS Deluxe, plus chère. J’ai affiné les réglages et surtout, j’ai changé l’extrudeur, qui fonctionne depuis bien mieux.

Voici le fichier de configuration Cura (pour deux têtes d’impression) pour l’ABS et le PLA:

K8400.ini

Impression d’un support pour stylos pour la Silhouette Cameo

Silhouette USA vend très cher le support pour stylos pour son plotter à découperSilhouette Cameo. Grâce à ce fichier et une imprimante 3D, on peut les fabriquer à la chaîne pour quelques centimes!

Attention à ne pas forcer pour introduire le porte-stylo! Il s’imprime à la bonne taille sur une Vertex K8400, mais est un peu grand lorsqu’il est imprimé avec une Ultimaker 2. Dans ce cas, réduire très légèrement la taille de la pièce à imprimer.

makeprintable.com: réparer des fichiers STL

Lorsqu’on travaille sur SketchUp, il arrive que certains fichiers créés, qui s’affichent pourtant correctement dans le slicer (comme Cura), ne s’impriment pas correctement. C’est particulièrement le cas des ouvertures dans les pièces. Voici un exemple parlant:

Il s’agit de la roulette d’un vélo d’enfant. Visuellement, elle paraît tout à fait correcte. Il en est de même dans Cura:

Mais lorsqu’on affiche la vue par couches, on se rend compte que les ouvertures sont comblées:

Ce problème est très fréquent, en particulier dès qu’on travaille avec des cercles dans SketchUp; et il est très difficile de modifier le fichier SketchUp original pour corriger le problème, puisque tout semble correct.

Heureusement, un nouveau site, proposé en version béta, vient nous aider. Il s’agit de makeprintable.com.

Une fois inscrit, on peut télécharger le fichier STL. A noter qu’un plug-in permet de télécharger un fichier directement depuis SketchUp!

On peut ensuite effectuer des rotations et des mises à l’échelle à l’objet.

On voit bien que le fichier pose problème; la roue n’est pas correctement formée:

On peut ensuite choisir la qualité de travail. En position High, le temps de calcul est fortement augmenté, mais cela permet d’obtenir un fichier prêt pour l’impression.

A noter qu’il est possible de définir un certain nombre de modèles d’imprimantes 3D parmi les plus courantes; je suppose que la sortie est ensuite optimisée pour les caractéristiques de chaque imprimante. Le site permet aussi de servir de slicer et d’exporter directement du G-code.
S’ensuit alors le travail de réparation et d’optimisation:

Le résultat corrige bien les problèmes rencontrés:

On peut alors choisir d’exporter le fichier aux formats .STL ou .OBJ. Un passage par Cura montre que la roue est maintenant correcte:

Comme tout système de correction de fichiers 3D, makeprintable n’est pas parfait, mais les résultats sont prometteur, d’autant plus que l’utilisation du site est pour le moment gratuit.