Impression 3D pour les architectes, essais de maquettes numériques

Voici quelques exemples de ce qu’il est possible de réaliser avec une imprimante 3D (à dépose de fil) comme l’ultimaker. Il existe en effet plusieurs techniques d’imprimantes 3D :

  • impression par fritage (un laser agglomère des couches de poudre)
  • impression par stéréolithographie (des UV solidifient des couches de résine liquide)
  • impression par dépose de matière (un filament de matière est extrudé et posé par couches successives)

La première technique est la plus performante en terme de qualité de finition et de possibilités (matériaux, couleurs…) mais les machines restent à des prix très élevés. On peut commander en ligne très facilement des impressions de ses modèles sur différents sites, mais ce n’est pas le sujet de cet article.
Si l’on veut réaliser soi-même ses impressions, seul la technologie par dépose de fil est réellement démocratisée. On peut se fabriquer sa propre machine pour un budget avoisinant les 500€ (grâce au projet RepRap, projet openhardware ayant permis le décolage des techniques et des machines que l’on trouve aujourd’hui un peu partout). On trouve aussi des modèles en kit voire déjà montés pour moins de 2000€, avec des qualités et une fiabilité variable. Le FabLab Chantier Libre a acquis une Ultimaker en kit, ce modèle OpenHarware étant connu pour concilier qualité, rapidité et fiabilité, autour de 1500€.
Un des avantages de l’impression 3D est la possibilité de réalisation de formes que l’on peut difficilement fabriquer avec des techniques de maquettes traditionnelles. En reprenant la technique de simulation de corps mous (un tutoriel, datant un  peu mais adaptable), inspirée par les travaux de Gaudi sur la Sagrada Familia, j’ai modélisé une structure qui prend toute seule la forme idéale d’un point de vue descente de charge, et partant d’un plan irrégulier.

L’ensemble du processus en vidéo:
Pour des formes relativement simples, la qualité est là sans avoir à passer du temps sur les réglages et à se poser de question sur la conception. Il faut s’accommoder de l’aspect de surface typique de ce genre d’impression : la surface est striée par de multitudes de lignes plus ou moins perceptibles suivant l’éclairage. Il est possible de poncer la surface pour ne plus avoir ces lignes, comme dans l’exemple ci-dessous, la difficulté du ponçage dépendant beaucoup de la forme. Un nouveau filament permet aussi de ne plus avoir ces lignes et d’avoir un aspect proche d’un plâtre grossier, je suis en train de le tester.

maquette 3D poncée

Pour des formes plus complexes comme les « cathédrales » ci-dessus, il est parfois nécessaire de rajouter des supports (pour les porte-à-faux par exemple), cette opération est prise en charge par le logiciel. Ces supports s’enlèvent facilement. Il faut sur des formes plus torturées avec de nombreux petits éléments, faire des essais et optimiser les réglages de l’imprimante (vitesse, accélération, température d’extrusion). Le logiciel Cura de l’imprimante permet de faire tous ces réglages dans une interface graphique assez claire. Mais comme tout outil, plus on le connaît plus on le maîtrise.
Le point le plus négatif est la durée d’impression. Il ne faut pas oublier que en 3D, un objet 3 fois plus grand sera 27 fois plus long à imprimer !  Des petits modèles de quelques cm de côté peuvent s’imprimer en quelques minutes avec une qualité correcte, une grande maquette de 20cm en haute qualité pourra facilement prendre 20 heures. On n’est finalement pas tant que cela limité par la taille maximale d’impression (un cube de 20cm de côté) que par le temps nécessaire aux gros volumes.
Je conclurai en disant qu’il est déjà possible de faire de très belles réalisation sur ce genre de machine aujourd’hui. Il faut cependant en connaître les limites (rapidité, surface, taille) et savoir que comme tout outil, il faut bien le connaître pour en tirer le maximum, même si les premières impressions avec les réglages par défaut ne demandent pas de connaissances particulières. C’est un des avantages de passer par des structures comme les FabLab: vous maîtrisez le processus en y participant, mais tout en ayant pour vous aider quelqu’un connaissant bien les machines et pouvant vous faire gagner un temps précieux et en qualité de résultat.

Vous pouvez télécharger le fichier blender ci-dessous pour voir comment fonctionnent les softbodys sur ce modèle:
cathedrale

Vous pouvez aussi télécharger les fichiers stl pour les imprimer directement:
cathedrale
cathedralefacettes

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