Ayant enfin fait l’acquisition d’une imprimante 3D, je partage ici les étapes qui m’ont permis de finaliser un de mes projets.

Introduction

J’ai donc récemment reçus ma première imprimante 3D : la Creality CR-6 SE
Mon choix c’est porté sur cette dernière pour les raisons suivantes :

• Auto-leveling
  Calibration du plateau automatique : pas besoin de faire “la technique de la feuille”
• Détecteur de fin de filament avec reprise
  L’imprimante détecte qu’il n’y a plus de filament et mais en pause l’impression
• Moteur silencieux On entend seulement les ventilateurs
• Prix raisonnable : 330 € (sur Kickstarter)
• Marque reconnu (notamment avec la Ender 3)

Cet achat est justifié par mon intérêt à réaliser les choses en DIY et par le fait malgré le fait que je n’ai pas poursuivi en mécanique, j’aime cela.
Le scénario que j’ai utilisé pour cet article est celui ou j’ai fabriqué une horloge digitale et où j’avais donc besoin d’un boitier.
😭 Adieu, radio-réveil Sony et merci pour tes 25 ans de services… 😭

Nous allons voir ici comment utiliser une imprimante 3D mais avant tout, comment on conçois un modèle 3D.

Principe

L’imprimante dépose son filament en suivant des commandes numériques. Le programme décrivant ces commandes est sous un format de fichier de type GCODE.
Extrait d’un fichier GCODE :

G1 X82.316 Y58.939 E0.23215
G1 X82.398 Y58.938 E0.23515
G1 X145.397 Y58.938 E2.54004
G1 X145.919 Y58.945 E2.55914
G1 X146.153 Y58.956 E2.56771
G1 X146.797 Y59.006 E2.59134
G1 X147.578 Y59.153 E2.62042

Pour obtenir ce fichier, il faut le faire à partir d’un fichier de stéréolithographie qu’on appelle couramment STL (parce que c’est son extension).
Un fichier STL donne la définition de la surface extérieure d’un objet en explicitant les coordonnées sur les trois axes (x, y et z) de chaque “polygone” (triangle ou encore facette) de l’objet. Vous comprendrez plus tard.

Le fichier STL est un fichier issu d’une conception 3D. On ne conçoit pas un fichier STL, on exporte une modélisation en ce type.
Pour mon cas d’utilisation, j’utilise un logiciel de CAO (Conception Assistée par Ordinateur) mécanique : Fusion 360 d’Autodesk.

Vous pouvez aussi trouvé une tonne de fichier STL sur des site tel que Thingiverse qui sont des fichiers que partage les Makers. Vous pouvez aussi soumettre les votres.

On va donc voir ces étapes dans le bon ordre :

graph LR;
    A(Modéliser) --> B(Export STL)
    B --> C(Slicer)
    C --> D(Imprimer)

Avant cela, je vais présenter la fabrication de mon horloge.
Vous pouvez donc zapper la partie suivante si vous souhaitez vous focaliser sur l’impression 3D.

Fabrication de l’horloge

Hardware

Pour l’affichage, j’utilise quatre matrices LED utilisant la puce MAX7219.
Il en existe déjà avec les quatre sur le même PCB comme celui que j’ai commandé.

Pour le contrôle et la connectivité, j’ai utilisé un Wemos D1 Mini.

Pour réalisé cette horloge, on a besoin d’un convertisseur USB vers série (pour le flashage de l’ESP) ainsi que des câbles “Dupont”.

Pour le câblage, j’ai utilisé l’association suivante :

Software

Pour ne pas changer, j’utilise ESPHome pour le flashage.
De cette manière, c’est Home Assistant qui permet de récupérer l’heure.

Voici donc le code que j’ai adapté depuis la documentation ESPHome.

esphome:
  name: weemos_d1_mini_1
  platform: ESP8266
  board: d1_mini

wifi:
  ssid: !secret wifissid
  password: !secret wifimdp

# Enable logging
logger:

# Enable WebUI
web_server:
  port: 80

# Enable Home Assistant API
api:
  password: !secret secret_weemos_1_api

ota:
  password: !secret secret_weemos_1_ota

# DIN : mosi_pin
# CS : cs_pin
spi:
  clk_pin: D2
  mosi_pin: D4

display:
  - platform: max7219digit
    cs_pin: D3
    num_chips: 4
    intensity: 1
    lambda: |-
      it.strftime(7, 1, id(digit_font), "%H:%M", id(hass_time).now());      

font:
  - file: "pixelmix.ttf"
    id: digit_font
    size: 6

time:
  - platform: homeassistant
    id: hass_time

Pour la compilation, vous devez télécharger le fichier de la police utilisée et placé le fichier TTF dans le dossier des fichiers de configuration d’ESPHome.

Intégration

Pour avoir un produit un semblant esthétique, j’ai pris des câbles “Dupont” que j’ai soudés au Wemos.

J’ai ensuite utilisé le la colle chaude afin de fixer le module à côté des connecteurs “Dupont” afin de faire un produit moins long (en restant le plus fin possible).

Modélisation

Croquis

La première chose à faire (que je recommande) est de faire un schéma avec les côtes (mesures) de l’objet.

Logiciel

Pour la CAO, j’utilise Fusion 360 car c’est une solution professionnelle qui propose une licence gratuite pour une utilisation personnelle.
De par cette possibilité, elle est devenue assez commune dans le monde des Makers. Il sera donc assez facile de trouver des tutoriels sur le sujet.

Pour l’installation, j’ai utilisé Chocolatey via son application Chocolatey GUI.

choco install autodesk-fusion360

Pour la configuration post-installation, vous trouverez ci-dessous des captures d’écran :

Conception

Le principe le plus simple est de réaliser une forme en 2D (esquisse) et de la faire prendre du volume avec une extrusion.

On sélectionne donc l’outil de création d’esquisses et l’on choisit le plan sur lequel on veut agir.

À partir de là, il faut créer une forme géométrique grâce aux nouveaux outils apparus sur le ruban.
Une fois le “dessin” terminé, on valide l’esquisse avec le bouton “Terminer l’esquisse” :

Pour donner du volume a l’ensemble, on va faire une extrusion de matière.
On sélectionne donc notre esquisse et on clique sur le bouton d’extrusion. Le menu qui apparait nous permet de paramétrer l’extrusion. On peut simplement réaliser l’extrusion en tirant sur le flèche bleu de la zone graphique ou entrée une valeur dans la case (dans mon cas ici, une extrusion de 5mm).

Un outil intéressant pour les finitions est l’outil “congé” qui permet d’arrondir les bords des pièces.

Pour la fabrication du boitier de mon horloge, j’ai crée un pavé droit sur lequel j’ai soustrais (extrusion en valeur négative) la forme de mon ensemble. Le couvercle laisse seulement les matrices visibles.

Une fois votre modèle finit, il faut exporter chaque pièce en STL. Un simple clic droit sur la pièce dans l’arborescence

En rédigeant cet article, j’ai fait plusieurs versions de cette modélisation. n’étant pas sur que le couvercle allait tenir, j’ai ajouté un cylindre traversant sur lequel j’ai fait un trou pour y passé un trombone une fois le boitier assemblé telle une goupille bêta.
Voici un aperçu de la solution que je vais imprimer : Les artéfacts sont dus à la compression du GIF.

Découpage en tranches

À partir des fichiers STL, on va maintenant les découper (“slicer”) à la sauce de l’imprimante 3D qu’on a.

Pour cela, Creality m’a fourni le logiciel pour cette imprimante qui est simplement le logiciel Cura sur lequel ils ont changer le splash screen et ajouté le profil de la CR-6 SE.

Vous pouvez du coup simplement télécharger Cura ici Cura (ou choco install cura-new 😉) et configurer le profil de votre imprimante. Il y a de grandes chances que celui de votre imprimante soit déjà présent dans la liste de base.

Le logiciel ainsi lancé, il vous suffit alors de glisser vos STL dessus afin qu’ils soient chargés par Cura.

Pensez à orienter vos pièces et à les déplacer si nécessaire. Dans mon cas, j’ai dû retourner le couvercle pour que le processus d’impression commence par la face avant.

Vient maintenant l’étape de paramétrage des options d’impression. Dans ce menu, on peut choisir le pourcentage de remplissage. Rappelez-vous, un fichier STL ne décrit que la surface de l’élément, l’intérieur est donc vide. Par défaut, le remplissage se fait par des losanges. Cela peut-être édité en passant en configuration “Custom”. Pour le pourcentage de remplissage, c’est à vous de voir en fonction des contraintes qu’aura votre pièce.
J’ajoute des supports afin de ne pas imprimer dans le vide car c’est le cas de la pièce que j’ai conçu.
L’adhésion consiste en l’ajout d’une base de matière facilement détachable qui permet d’avoir une pièce nickel. Je n’en ai pas réellement besoin car le plateau de mon imprimante est chauffant.

Une fois ces paramètres choisis, on clique sur “Slice” et on télécharge le fichier GCODE. Le mode preview permet de parcourir l’impression dans le temps afin de voir sa réalisation. On peut voir ici le support ainsi que le schéma de remplissage.

Maintenant je nous avons le GCODE, il suffit de le placer à la racine de la carte SD (mon imprimante ne les détecte pas si les fichiers sont dans un dossier) de l’imprimante.

Impression

Préparation

Une fois l’imprimante allumée, la première chose à faire et le calibrage du plateau. La mienne faisant de l’autolevelling, je n’ai rien à faire : je clique et laisse l’imprimante effectuer ces mesures sur 16 points afin de corriger logiciellement les niveaux du plateau (“bed”).

Ensuite vient le préchauffage. Et oui, pour une impression réussie, il faut que la buse soit à température ainsi que le bed pour ceux dont ce dernier est chauffant. Pour de l’impression de matière telle que du PLA, les réglages suivants sont préconisés :

• Buse : 200°C
• Plateau : 60°C Mon imprimante à un simple bouton “Preheat PLA” qui me permet de mettre ces paramètres d’un coup.

Déroulement de l’impression

Une fois les éléments à température, on peut lancé l’impression depuis la carte SD.

Il est important de surveiller le début de l’impression afin d’être sur que les premières couches accrochent bien au plateau. Si ce n’est pas le cas, inutile de continuer…

Treize heure plus tard… Une fois l’impression terminée, il est préférable d’attendre que l’imprimante revienne à température ambiante afin que les pièces se décrochent facilement du bed.

Finalisation

On remarque quelques “cheveux d’ange” sur l’impression mais rien de grave. Un coup de sèche-cheveux ou les mains suffisent à les enlever.
Pour enlever le support, j’ai dû prendre une nouvelle lame de cutter afin de couper les liaisons avec ma pièce.

Assemblage

Joie

J’ai alors assemblé le boitier à vide pour voir si tout s’emboitait bien. Bonne nouvelle, ça fonctionne à merveille.

En fin de compte, je n’aurais même pas du faire le système de maintien car l’assemblage est très serré.

Tristesse

Maintenant, il me suffit d’insérer mes composants dans le boitier et là : c’est trop trop juste !

En forçant comme un malade, j’arrive à faire rentrée le tous mais on voit bien que la partie haute est déformée (bombée) :

A oui, j’ai aussi mal dimensionné le logement du câble qui se trouve alors tordu et qui dépasse un peu :

Pleurs

Maintenant vient la partie où je dois mettre le couvercle… Vu le titre de cette partie, vous n’en doutez pas : ça ne rentre pas !
J’ai même réussi à décaler l’ouverture d’un millimètre vers le bas !

Pour y remédier, j’ai découpé/arraché la partie supérieur du boitier. Je n’ai pas pu bien le faire car je n’arrivais plus à sortir la matrice. J’ai donc fait avec en l’abimant un peu :

L’assemblage final est donc du plus bel effet :

À cause du décalage de l’ouverture, je ne peux clipser complètement le haut du boitier car les matrices ne sortent pas de l’ouverture comme je l’avais prévu.

Conclusion

J’ai donc fait mes premiers pas dans l’impression 3D. Comme vous l’avez vu ici, ce n’est pas des plus simple et pas forcément à la portée de tous. Il faut beaucoup réfléchir à la conception et anticiper les problèmes.
On apprend de nos erreurs.

Pour parfaire mon horloge, je pense refaire le couvercle avec de meilleures côtes en ajoutant une casquette afin de couvrir ma découpe disgracieuse du boitier.

En tous cas, je suis super content de cette imprimante !
Par contre, c’est plutôt embêtant de devoir gérer l’imprimante car on ne commande rien à distance.
Heureusement il existe une solution que j’irais explorer dans un autre article :wink:.