Évolution de l'impression RepRap 3D

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 un 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 auto-réplication, en conjonction avec le logiciel de modélisation 3D DesignSpark Mechanical 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 des objets à partir de modèles CAO grâce à un processus de fabrication additif. Il consiste à accumuler des couches successives de matériaux, tels que le plastique ou le métal pour obtenir des formes différentes. 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 petites entreprises. 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'impact de l'impression 3D est de plus en plus évident dans de nombreux secteurs de fabrication, 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 rapidement des prototypes 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 multitude 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 voire mois, comme c’était le cas auparavant. 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 dépendre des pièces ou des outils fournis 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 autoréplication

La dynamique de l'impression 3D est largement renforcée par les avantages de sa conception open-source et de l'auto-réplication 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 ces propres composants. Les imprimantes RepRap sont basées sur la fabrication par fusion de filament (FFF – Fused Filament Fabrication). Elles intègrent 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.

Si la machine peut fabriquer toutes ses pièces plastiques, RepRap précise que tous les autres composants requis pour construire une machine dupliquée, tels que les moteurs électriques, les ensembles électroniques et autres matériaux tels que les tiges métalliques filetées, doivent avoir deux propriétés : ils doivent être relativement bon marché et simples à obtenir ; ils doivent aussi être facilement disponibles pour n'importe quelle personne dans le 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, améliorer la précision et la facilité de construction. Toutes ces modifications seront systématiquement postées sur le web. Si un utilisateur a 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, le bras commercial du projet RepRap a été lancé en 2011 sous le nom RepRapPro. Les premières imprimantes RepRapPro 3D disponibles étaient les modèles Huxley et Mendel, vendus en kit pour quelques centaines de livres sterling, avec ou sans les composants plastiques imprimés. Le modèle Ormerod RepRapPro le plus récent est maintenant disponible en kit complet. 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 extrêmement rapidement et économiquement, 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. Ce modèle est facile à répliquer et rapide à assembler. En outre, les utilisateurs peuvent facilement étendre ses fonctionnalités.

Figure 1 – RepRapPro Ormerod

 

Comme les modèles précédents, l'Ormerod est basé sur la fabrication par fusion de filament, 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 tête d'impression de base est conçue pour déposer trois couleurs. 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 nécessite beaucoup moins de temps et elle est donc plus accessible aux non-spécialistes.

 

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 tous les éléments imprimés en 3D, tout le matériel non imprimable 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 de 220 V (UE, RU, USA et Australie) ; le logiciel de contrôle de la machine avec le firmware des systèmes électroniques. Les spécifications de l'Ormerod incluent un volume construit de 200 x 200 x 200 mm, une précision de 0,1 mm, une résolution de 0,0125 mm, une vitesse de fabrication de 1800 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 un développement renforcé des innovations et des mises sur le marché accélérées.

L'imprimante RepRapPro Ormerod est disponible sur le site RS /web/p/imprimantes-3d/8111855//Le logiciel DesignSpark Mechanical est téléchargeable gratuitement sur le site DesignSpark www.designspark.com.