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Imprimante 3D

No description
by

Mordred Allione

on 15 May 2014

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Transcript of Imprimante 3D

Etudes Préliminaires
État de l'art
Cahier des charges
Réalisation
Premiers Tests
Bilan Financier
Projet de 1ère année du groupe 27 :
Allione, Beaurepaire, Bontems, Houles, Lionneton, Ratel

IMPRIMANTE 3D
Introduction
Conclusion
Modèles existants
Makerbot Replicator Single $900 :
 
Solidoodle $500 :
Imprimante 3D Cubify $1400 :
Makerbot : modèle Replicator Single à $1,749.00 :
Conception
CAO
Choix des composants
Plateau chauffant
Modélisation
Simulations
Simulation des déformations dues aux contraintes :
axe Y
serrage de l'écrou (axe Z)
Etude fréquentielle :
Premier mode propre : 47,7 Hz
Tests de densité
0,1 mm
0,2 mm
0,3 mm
Tests de précision
Intensité d’alimentation du plateau chauffant
ΔT = 90 °C
Eviter une différence de température trop importante
Bois
Silicone
Acier
Après
Pièce 3D
Matière résistante à une température de 250°C
Milieu isolant
Epaisseur chauffante
Réalisation du plateau chauffant
Avant
BUDGET
QUALITE
VITESSE
Coût total
≤ 500€.
précision visée : 0,05mm précision théorique : 0,01mm
vitesse impression
≥ 600mm/min 
Caractéristiques essentielles :
Causes: Tubes de guidage ont un diamètre peu précis

=> La vitesse des moteurs ne peut être augmentée !
Vexp < Vcdf
Vitesse d’impression
expérimentale
vitesse impression
≥ 600mm/min 
Tests de Vitesse d’impression
Usinage
Montage
Réglages
Et enfin l’assemblage des pièces :
On utilise le bossage extrudé pour donner du volume à la pièce
On peut ensuite creuser une esquisse par enlèvement de matière
On dessine une esquisse plane :
Création des pièces…
Avantages :
- Très rapide
- Bon rendement énergétique (η = 95%)
- Pas besoin de traitement thermique
- Objets pratiquement exempts de contraintes résiduelles

Inconvénients :
- Chambre sous vide
- Pièces rugueuses
Electron Beam Melting :
Technique : des poudres de matériaux sont fixées entre elles grâce à un faisceau d'électrons qui amorce leurs fusions
Processus sous vide
Température : entre 700°C et 1000°C
Avantages :
- Rapide
- Pas de support
- Pièces multicolores 

Inconvénients :
- Nettoyage difficile
- Pièces fragiles
- Aspect granuleux

Matériaux utilisés :
- Poudre plastique
- Poudre métallique
Type de matériaux :
matériaux composites
Avantages :
- Précision
- Surface lisse
- Résistance
Inconvénients :
- Fragile
- Prix des polymères
Polyjet :
Type de matériaux :
résines acrylique ou époxy
Avantages :
- Rapidité
- Pièce de grande taille
- Large gamme de matériaux
Inconvénients :
- Fragile
- Déformation au séchage
- Lent
Stéréo-lithographie :
Avantages :
- Impression rapide
- Bonne résistance mécanique dans le sens du fil plastique

Inconvénients :
- Aspect : fils visibles
- Mauvaise résistance mécanique dans le sens du collage

Matériaux utilisés :
- Thermoplastiques : ABS, PLA
Principe : des poudre de matériaux sont frittés (= chauffés et fusionnés), par un laser de forte puissance
Frittage sélectif par laser :
Fused Deposition Modeling (FDM) :
Techniques :
- on chauffe une résine plastique (ex : ABS)
- dans un réservoir métallique
- à haute température (280°)
Objectif : concevoir et réaliser intégralement une
imprimante 3D de bureau (16L) abordable pour un étudiant
« Le gouvernement américain investit dans l'impression 3D »
(24/08/2012)
« La révolution de l'impression 3D arrive en magasin »
(30/11/2012)
« Impression 3D : les entreprises doivent s'équiper maintenant, selon Gartner »
(10/05/2013)
« Armes à feu : un pistolet réalisé en impression 3D aux Etats-Unis »
(07/05/2013)
« Impression 3D : le site Shapeways lève 30 millions de dollars »
(25/04/2013)

« L'imprimante 3D, cette révolution industrielle qui approche :
Une machine qui crée n'importe quel objet en quelques clics,
voilà une innovation pour sauver le "made in France "  »  (22/10/2012)
« Un saut dans la "troisième révolution industrielle" »
(27/05/2013)
petit volume d'impression = 150 mm3
poids = 8 kg
résolution = 0,3 mm
petit volume d'impression = 140 mm3
poids = 8,6 kg
résolution = 0,2 mm
connexion wifi
Thermistances : contrôle température buse/plateau
Composants thermoélectriques
 ReplicatorG
 Pronterface
charger des fichier STL et les découper en tranches (slice)
Génération du Gcode :
Mais aussi : AutoCad, 3DSMax, Google Sketchup…
Sous Blender
contrôle le chauffage du plastique/du plateau chauffant
et la détection de fin de course pour chaque axe.
Modèle Sanguinololu 1.3
Electronique de commande
Moins chère que des vis à billes
Diamètre 10 mm
But : transmettre les mouvements des moteurs pas à pas (selon les différents axes)
Tiges trapézoïdales :
moteur pas à pas, type Nema 17,
dont le couple est de 0.48 N.m
Enregistrement d’un fichier STL sous Solidworks
Logiciels de CAO :
Logiciels
Permet un contrôle jusqu'à 1/16 de pas
Modèle Pololu A4988
contrôle les axes X, Y, Z et l'avancée
du plastique dans la buse via des drivers qu'elle accueille (en vert) :
Coupleurs moteurs :
Coupleurs flexibles → corrigent les défauts de coaxialité entre l'arbre de sortie du moteur et la tige trapézoïdale
Diamètre de 5 mm en entrée et 10 mm en sortie
But : coupler le moteur pas à pas à la tige trapézoïdale
- Roulements à billes (10*28*8) -> tiges trapézoïdales
Douilles à billes (16*28*37) -> guidage
Composants mécaniques
Choix des Moteurs
Câblage électronique de commande
Assemblage structure
Le capteur (qui a été rajouté après) sert de 0
Montage moteur de l’axe Y
Montage moteurs
Réglage logiciel de commande :
réglage de la carte de commande sur Arduino :
Mise en plan sur Solidworks
Réalisations des pièces par l’atelier de l’ENSEM
Détail des commandes effectuées:
« Des chercheurs créent des cellules souches à l'aide de l'impression 3D
C'est une première scientifique réalisée par des chercheurs écossais et la société Roslin Cellab. L'objectif à long terme est de créer des organes 3D viables pour une implantation médicale à partir des propres cellules d'un patient. »
(19/02/2013)
« Quand l’imprimante 3D reproduit du tissu humain
Les imprimantes 3D ne servent pas seulement à donner vie à des objets. Elles seraient également capables de reproduire des tissus humains et notamment de la peau à partir de cellules souches »
(10/05/2010)
« Première : une greffe de mâchoire par impression 3D
Une équipe belgo-néerlandaise a réussi l’exploit de greffer à une patiente une mâchoire en titane fabriquée grâce à l'impression tridimensionnelle.
Une véritable révolution bionique, qui ouvre la voie à la création de nouveaux implants. »
(24/02/2012)
« La Nasa finance une imprimante 3D pour fabriquer une pizza spatiale... 
L’agence américaine a donné 125.000 dollars à un ingénieur pour réaliser un prototype d’imprimante à nourriture, après un premier test avec du chocolat. Les éléments nutritifs utilisés pourraient se conserver 30 ans. »
(22/05/2013)
« L'impression 3D va-t-elle révolutionner le marché des accessoires pour Smartphones ? 
Le français Sculpteo propose une application iPhone qui permet à chacun de créer sa propre coque et de la faire imprimer à la demande en 3D à bas coût. »
(17/10/2012)
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