4. Outil Fab Lab sélectionné#
Pour ce quatrième module, nous avions le choix entre deux formations différentes :
• Prototypage électronique
• Découpe contrôlée par ordinateur et Impression 3D pour réparation
Pour ma part, j’ai choisis la deuxième option.
4.1 Découpe controlée par odrinateur#
Lors de cette formation, nous avons développé davantage nos compétances sur Inkscape, le logiciel de CAO en 2D installé lors du Module 2. Pour me préparer au mieux, j’ai au préalable suivis les tutoriels de base recommandés. Il nous a également été demandé de prendre connaissance du manuel de découpeuse laser car cette initiation peut être dangereuse si nous n’avons pas les informations primaires. Ce manuel contient les précautions indispensables avant, pendant et après la découpe mais aussi les matériaux recommandés, déconseillés et interdits.
Matériaux recommandés :
• Acrylique (PMMA/Plexiglas)
• Bois brut
• Bois contreplaqué (plywood/multiplex)
• Textiles
• Papier, carton
Matériaux déconseillés :
• MDF : fumée épaisse et très nocive à long terme
• ABS, Polystyrène (PS) : fond facilement, fumée nocive
• PE, PET : fond facilement
• Polypropylène (PP) : fond facilement, produit beaucoup de poussière
• Polycarbonate (PC), Nylon (PA), Polyurethane (PU) : fumée nocive
• Composites à base de fibres : difficile à découper, poussières très nocives
Matériaux interdits ! :
• PVC : fumée acide et très nocive
• Cuivre : réfléchit totalement le laser
• Téflon (PTFE) : fumée acide et très nocive
• Résine phénolique, époxy : fumée très nocive
• Vinyl, simili-cuir : peut contenir de la chlorine (fumée acide et très nocive)
• Cuir animal : produit beaucoup de poussière, odeur persistante
4.1.1 Informations générales :#
Les différents types/niveau de processus :
• La découpe (vector) : Il faut donc importer un fichier vectoriel via Inkscape. Pour les matériaux épais, il est souvent nécéssaire de faire plusieurs passages pour arriver à découper à travers.
• Gravure vectorielle : Même technique que pour la découpe mais avec moins de puissance. Les traits sont donc gravés à une faible profondeur.
• Gravure matricielle : La gravure matricielle permet de graver un dessin à la surface du matériau. La machine va adapter l’intensité du laser en fonction de la luminosité du dessin. Les parties sombres seront gravées plus fort que les parties claires.
Les deux réglages indispensables sont la vitesse et la puissance.
• Une puissance élevée implique plus de chance de découper la matière en une passe, mais aussi plus de risque de brûler la matière !
• Une vitesse élevé implique que le travail sera fini plus vite, mais aussi un risque de ne pas couper à travers la matière.
Pour nous aider à choisir le réglage optimal pour notre matériau, des grilles de test (chacune correspondant à un matériau spécifique) sont mises à notre disposition au FabLab.
4.1.2 Les différentes machines :#
N°1 : Lasersaur#
La Lasersaur est la machine la plus puissante des trois, sa puissance de laser est de 100 Watts. Elle est surtout utilisée pour la découpe vectorielle.
Caractéritiques :
• Surface de découpe : 120 x 60 cm
• Hauteur maximum : 12 cm
• Vitesse maximum : 4000 mm/min
• Puissance du LASER : 100 W
• Type de LASER : CO2 (infrarouge)
• Logiciel : Driveboard App
Pour démarer en douceur, notre assistant nous a seulement demandé de concevoir un rectangle divisé en plusieurs batonnets sur Inkscape.
Comme mis en évidence sur la photo en haut à gauche, nous l’avons enregistré sous le format .svg que nous avons ensuite placé sur une clé USB pour pouvoir l’insérer dans l’ordinateur du FabLab. Après, nous avons ouvert l’application DriveboardApp et ouvert notre fichier.
Check List Lasersaur :
• Allumer la machine : tourner le bouton d’arrêt d’urgence dans le sens des flèches blanches
• Installer le matériau dans la machine
• Positionner la tête de découpe au-dessus du matériau en utilisant le bouton Move
• Régler la distance focale avec le support de 13 mm
• Régler la vitesse (mm/min) et la puissance (%) de découpe. Des exemples de réglages sont donnés sur le wiki Lasersaur. Ne pas oublier de sélectionner la couleur du trait en appuyant sur +
• Appuyer sur les deux flèches à côté du bouton Run pour vérifier que le dessin ne dépasse pas du matériau
• Fermer le couvercle de la machine
• Allumer le refroidisseur à eau, l’extracteur de fumée et ouvrir la vanne d’air comprimé
• Vérifier le bouton Status : si tout est vert -> OK
• Démarrer la découpe : appuyer sur le bouton Run
• Rester à côté de la machine pour surveiller
Il existe un bouton Pause, Stop et même d’arrêt d’urgence en cas de besoin.
Nous avons dû effectuer plusieurs tests pour arriver à un résulat net.
Premier test : Nous avons essayé le combo 700 mm/min et 100%. Le bois n’ayant pas totalement été transpercé au premier passage, nous avons donc recommencé, cette fois-ci, avec une vitesse de 350 mm/min. Notre résultat n’était pas celui escompté. Le bois a brulé, pour éviter cela il fallait une vitesse plus élévée qu’au premier passage. En effet, lorsque l’on diminue la vitesse, le laser a plus le temps de chauffer et donc, il y a plus de chance que le matériaux brûle. Tandis que si l’on augmente la vitesse, cela donne l’effet inverse.
Voici notre crash test :
Deuxième test : Nous sommes restés sur une puissance de 100% avec une vitesse de 500 mm/min pour le premier passage et 800 mm/min pour le second. Cela n’était toujours pas concluant.
Troisième test : Ici, nous avons modifié la puissance et nous sommes passés à 80%. Pour la vitesse, nous sommes restés pour les deux passages à 700 mm/min. Bingo !
N°2 : Epilog Fusion Pro 32#
L’Epilog Fusion est utilisée dans le cas de la gravure vectorielle, elle possède une puissance de laser de 60 Watts.
Caractéritiques :
• Surface de découpe : 81 x 50 cm
• Hauteur maximum : 31 cm
• Puissance du LASER : 60 W
• Type de LASER : CO2 (infrarouge)
• Logiciel : Epilog Dashboard
Sur cette machine, nous avons testé la gravure d’un logo à nouveau crée sur Inkscape et enregistré en format .svg. Notre but ici n’était donc pas de passer à travers la matière mais seulement de dessiner dessus.
Voici ce que nous avons obtenu :
N°3 : Full Spectrum Muse#
Nous n’avons pas eu le temps de tester cette dernière machine :( . Elle possède une puissance de 30 Watts et est surtout utilisée dans la gravure matricielle.
Caractéritiques :
• Surface de découpe : 50 x 30 cm
• Hauteur maximum : 6 cm
• Puissance du LASER : 40 W
• Type de LASER : CO2 (infrarouge) + pointeur rouge
•Logiciel : Retina Engrave
4.1.3 Création personnelle#
Nous devons maintenant être capable de confectionner des pièces plus élaborées qui s’emboitent pour former un seul et même objet.
Mon idée était de faire une petite table, simple et efficace. Je l’ai donc conçu sur Inkscape et mis ensuite sur une clé USB :
J’ai choisis d’utiliser la Lasersaur car c’est celle sur laquelle j’ai le plus pratiqué. Pour ce faire, j’ai suivis à la lettre les étapes que j’ai cité plus haut (Check List Lasersaur).
Les traits en noirs et gris, devant être complétement transpercés, j’ai opté pour une puissance de 80% et une vitesse de 800 mm/min. Tandis que pour le trait rouge, devant être seulement gravé, j’ai choisis une puissance de 10% et une vitesse de 1300 mm/min. Pour déterminer ces combos, je me suis aidée des grilles de test.
Mes pièces se sont découpées sans aucune brûlure ! Le résultat était net et j’ai pu assembler mes pièces pour former ma table.
4.1.4 Le kerf, qu’est ce que c’est ?#
Attention, il est important de prendre en compte le kerf, c’est-à-dire, la largeur du trait du laser. En effet, il y aura toujours une différence entre les dessins conçus sur Inkscape et les résultats obtenus grâce à la découpeuse laser. Nous avons pu le constater lors de l’utilisation de la Lasersaur avec les bâtonnets dans le rectangle, un léger espace s’est crée entre ceux-ci. Ce kerf est mesurable et vaut environ 0,3mm pour le diamètre du laser. Pour réussir à emboiter des pièces entre elles, il faut donc à tout prix le prendre en considération.
Voici une photo de l’instrument qui permet de mesurer ce fameux kerf :
4.2 Impression 3D pour réparation#
Le but de cet atelier est de créer une version imprimable en 3D d’une pièce détachée nécessaire à la réparation d’un produit.
Pour cela, nous devions ramener notre propre objet en classe. N’ayant rien d’autre de cassé, j’ai pris un bic quatres couleurs mais notre assistant m’a dit que ça avait sûrement déjà été fait sur Thingiverse, un site web dédié au partage de fichiers d’impression 3D numérique. Il m’a donc proposé de réparer une tasse du FabLab. Cette activité se faisant en duo, je me suis mise avec Emma Beuel.
Notre tasse étant sans hanse, nous devions en créer une et inventer un dispositif facile à mettre et à enlever. Nous avons donc commencé par prendre des mesures de la tasse et par faire un croquis de ce que nous voulions réaliser.
Pour changer d’OpenSCAD et élargir nos connaissances, nous nous sommes mises au défis d’utiliser, cette fois-ci, FreeCAD. Ce n’était pas gagné d’avance car ce dernier est très différent d’OpenSCAD (et beaucoup plus casse tête selon moi) mais avec beaucoup de patience et l’aide d’un assistant, nous avons finalement compris comment utiliser ce logiciel 3D.
Nous avons déssiné deux cercles de diamètres différents que nous avons réliés par un arc de cercle pour former la hanse. L’intention finale étant de mettre notre tasse à l’intérieur.
Voici le rendu de notre dispositif :
Avant de lancer l’impression, il faut d’abord exporter le fichier en format .stl sur FreeCAD. Ensuite, il suffit simplement de suivre les étapes expliquées lors du Module 3 sur le logiciel PrusaSlicer. Il nous a cependant fallut faire des modifications sur l’orientation de notre structure. Pour limiter les supports, nous l’avons retourné pour que sa plus grande surface plane soit en contact avec le plateau.
Nous avons réalisé une première impression en réduisant l’échelle à 30% pour s’assurer du bon maintient de notre structure.
Etant conforme à nos attentes, nous avons imprimé notre création en taille réelle en remettant l’échelle à 100%.
Ci-dessous, une photo comparative de la taille de nos deux modèles.
Et voilà enfin notre tasse réparée !
4.3 Checklist#
4.3.1 Checklist : découpe controlée par odrinareur#
• Explained what you learned from testing the lasercutters
• Explained how you designed your CAD files
• Documented how you made your construction kit and 3D object
• Included your original design files
• Included a hero shot of your final object
4.3.2 Checklist : impression 3D pour réparation#
• Described the object you have chosen and the part that is broken with text, images…
• Described your analysis of the broken part
• Explained how you designed your CAD files
• Documented how you manufactured the replacement part
• Documented your quality tests and its result
• Included your original design files
• Included an appropriate license to the part
• Included your hero shots
Toutes ces fonctions ont été remplies !