Impression 3D RepRap – un concept d'autoréplication supportant le prototypage rapide et l'innovation

Impression 3D RepRap – un concept d'autoréplication supportant le prototypage rapide et l'innovation

 Par Mark Cundle, Responsable du marketing technique, RS Components

 

L'impression tridimensionnelle (3D) permet de créer rapidement des prototypes et de raccourcir de plusieurs mois chaque cycle de développement.  Jusqu'à présent, les barrières d'adoption de l'impression 3D incluaient le coût de l'équipement et le manque de logiciels de conception faciles à utiliser pour des professionnels non-CAO. Mais avec l'avènement des imprimantes 3D RepRap open-source à autoréplication, en conjonction avec le logiciel de modélisation 3D mécanique DesignSpark disponible gratuitement par téléchargement, les entreprises et les développeurs ont la possibilité d'accélérer leur processus de développement et d'ouvrir de nouvelles voies d'innovation.

 

Impression 3D

L'impression 3D révolutionne le développement des produits.  Ce processus permet de fabriquer un objet rigide à partir d'un modèle CAO en utilisant la technique du dépôt de filament en fusion ou FFF (Fused Filament Fabrication). Cette technique consiste à déposer des couches successives et des formes différentes avec divers matériaux, tels que le plastique ou le métal. L'impression 3D est de plus en plus utilisée pour le prototypage rapide et dans divers secteurs industriels, comme l'ingénierie, la construction, l'automobile, la défense, l'aéronautique, diverses applications médicales, et certains secteurs des produits de grande consommation. Elle évolue rapidement d'une technologie très spécialisée utilisée par de grandes entreprises vers un produit de masse accessible par les consommateurs et les PME. En conjonction avec d'autres technologies et d'autres mouvements comme l'open source, l'impression 3D jouera probablement un rôle important dans un avenir plus orienté vers une personnalisation de plus en plus poussée, des produits réellement uniques, loin des approches anciennes de la massification.

 

Prototypage rapide – Un travail mesuré en heures... et non plus en semaines

Alors que l'impression 3D pénètre de nombreux secteurs de fabrication de produits de consommation, en particulier dans les applications très spécialisées ou à faible volume, cette technologie rencontre ses limites dès qu'il s'agit de produire des volumes importants.  Cependant, la possibilité de fabriquer des prototypes rapidement révolutionne le développement des produits. En effet, l'impression 3D des prototypes n'exige pas de compétences techniques particulières. Elle apporte des avantages très importants en termes de liberté conceptuelle et de rapidité de mise sur le marché. Le processus de développement des produits a bénéficié d'améliorations importantes dans une gamme étendue d'industries, telles que la construction automobile, les produits électroniques de grande consommation, les appareils médicaux. L'impression 3D sert à concevoir et à tester de nouveaux concepts dans des entreprises de toutes tailles. Elle remplace des outils spécialisés pour fabriquer les premiers prototypes des nouvelles pièces ou composants. Elle permet aux développeurs d'obtenir un prototype en quelques heures ou en quelques jours, au lieu de plusieurs semaines ou mois. Mais cette technologie offre plus qu'un simple gain de temps et d'argent. Le prototypage rapide par impression 3D permet de créer des produits plus innovants et de meilleure qualité. Les développeurs n'ont plus à attendre que des outils ou des pièces soient livrées par des ateliers d'usinage ou de moulage par injection externes. Les imprimantes 3D permettent de tester physiquement, d'améliorer et de mettre au point des prototypes avant de lancer la production de masse d'un produit.

 

RepRap et l’autoréplication

La dynamique de l'impression 3D est largement renforcée par les avantages de sa conception open-source et de l'autoréplication des imprimantes 3D.  Le projet « Replicating Rapid Prototyper », aussi connu sous le nom « RepRap », a été fondé en 2004 par Adrian Bowyer, un ancien professeur d'ingénierie mécanique à l'université de Bath au Royaume-Uni. Son objectif est de développer une imprimante 3D économique capable d'imprimer la plupart de ses propres composants. Les imprimantes RepRap sont basées sur la technique du dépôt de filament en fusion ou FFF (Fused Filament Fabrication). Elles utilisent un pistolet à colle-plastique contrôlé par ordinateur qui injecte un filament de matière plastique dans une chambre de chauffage. Cette matière chauffée est extrudée par une buse qui dépose la première couche sur un plateau d'impression. Ce plateau s'éloigne de la buse après le dépôt de chaque couche, prêt à recevoir la couche suivante.

La machine peut imprimer la totalité de ses composants en plastique, mais RepRap spécifie que tous les autres composants nécessaires à la construction d'une machine identique, tels le moteur électrique, les systèmes électroniques et autres composants tels que tiges métalliques filetées, doivent offrir deux propriétés : ils doivent être relativement économiques et faciles à obtenir. Ils doivent être aisément disponibles à quiconque dans n'importe quelle région du monde. L'une des justifications fondamentales du projet RepRap est de mettre l'impression 3D à la portée de tous. Par conséquent, le projet a pour principe d'être open source, mettant donc ses fichiers de conception à la disposition de tous les utilisateurs. Les membres de la communauté RepRap souhaiteront naturellement modifier la conception et améliorer la précision et la facilité de construction. Toutes ces modifications seront systématiquement postées sur le web. Si un utilisateur possède une machine RepRap ancienne, il peut s'en servir pour imprimer un nouveau modèle basé sur les plus récentes améliorations.

 

RepRapPro Ormerod

Pour faciliter la diffusion du concept, RepRapPro, qui est le bras commercial du projet RepRap, a été lancé en 2011. Les premières imprimantes RepRapPro 3D disponibles étaient appelées Huxley et Mendel, vendues en kit à assembler pour quelques centaines de livres sterling, avec ou sans les composants plastiques imprimés.  Le modèle RepRapPro le plus récent, disponible enkit d'impression 3D complet Ormerod est maintenant disponible. Utilisé avec un logiciel de conception 3D, tel que l'outil gratuit DesignSpark Mechanical 3D de RS, cette imprimante permet de développer des concepts et des produits sophistiqués de manière très rapide et à coût réduit, dans tous les pays du monde. Répondant aux exigences des petites productions, la RepRapPro Ormerod est une des imprimantes 3D les plus polyvalentes du marché. Elles sont faciles à répliquer et rapides à assembler. Les utilisateurs peuvent facilement étendre leurs fonctionnalités.

Comme les modèles précédents, l'Ormerod est basé sur la technique du dépôt de filament en fusion ou FFF (Fused Filament Fabrication), qui permet de fabriquer des objets tridimensionnels dans divers types de matières plastiques et des couleurs différentes.  Avec ce processus, l'utilisateur peut créer presque n'importe quelle forme, dès lors qu'elle peut être modélisée sur un ordinateur, y compris certaines formes impossibles à réaliser avec des techniques de fabrication traditionnelles. L'imprimante 3D monochrome RepRapPro Ormerod est configurée pour imprimer avec un seul type de plastique par opération. Mais sa conception de base permet d'installer trois têtes d'impression. Un kit de mise à niveau sera prochainement disponible. En outre, les systèmes électroniques ont été repensés et intègrent la connectivité avec un navigateur internet. Sa construction est beaucoup plus simple que le modèle précédent, le Mendel, qui nécessitait deux jours d'assemblage en moyenne. L'Ormerod peut être assemblée et terminée en moitié moins de temps.

 

Kit de pièces

La RepRapPro Ormerod est fournie en kit par RS, avec tous les composants requis pour imprimer en 3D. Le kit complet contient : toutes les pièces 3D imprimées ; tous les éléments non imprimables tels que tiges lisses et filetées, vis, écrous, rondelles, courroies, roulements ; les systèmes électroniques pré-soudés et programmés ; la carte MicroSD et son adaptateur ; le plateau d'impression chauffant avec circuit imprimé ; les moteurs ; le mécanisme d'extrusion avec la buse ; 100 m de filament de 1,75 mm de diamètre en PLA (acide polylactique, 300 g environ) ; une unité d'alimentation (pour l'UE, le RU, les USA et l'Australie) ; le logiciel de pilotage de la machine avec le firmware des systèmes électroniques. Les spécifications de l'Ormerod incluent une précision de 0,1 mm, une résolution de 0,0125 mm, une vitesse de fabrication de 1 800 mm par minute, une vitesse de dépôt de 33 cm3 par heure.

Comme toutes les imprimantes RepRapPro peuvent répliquer leurs propres composants en plastique, des kits de pièces métalliques Ormerod sans composants imprimés seront disponibles. Les propriétaires d'une Ormerod pourront donc fabriquer des imprimantes Ormerod à la demande. Grâce à la combinaison de la technologie d'impression 3D RepRapPro Ormerod, du logiciel de conception, tel que le DesignSpark Mechanical intuitif et gratuit, et d'une bibliothèque extensive de modèles de composants fournie par RS, la conception 3D et le prototypage sont maintenant accessibles à un vaste public, sans se limiter aux seuls utilisateurs de la CAO, supportant ainsi un développement renforcé des innovations et des mises sur le marché accélérées.

La RepRapPro Ormerod est disponible sur le site RS. Le logiciel DesignSpark Mechanical est disponible gratuitement sur le site DesignSpark : www.designspark.com.