Avec un peu de travail supplémentaire mais sans matériel supplémentaire, votre imprimante 3D bon marché peut fabriquer des objets complexes à partir de différents types de filaments
Sur le spectre de la fabrication additive, la majorité des imprimantes 3D sont relativement simples, offrant aux amateurs un moyen de faire apparaître des objets 3D arbitraires à partir de longues bobines de filaments de polymère. Si vous voulez fabriquer des objets à partir en plus de ce type de filament, les choses commencent à se compliquer, car il faut trouver un moyen de combiner plusieurs matériaux différents sur le lit d’impression. Il y a plusieurs façons de le faire, mais ce n’est pas bon marché, de sorte que la plupart des gens qui n’ont pas accès à un budget d’entreprise ou de recherche sont coincés avec l’impression 3D avec un seul type de filament à la fois.
Lors de la conférence ACM UIST de la semaine dernière, des chercheurs ont présenté un document qui propose un moyen de donner à l’imprimante 3D la plus simple la possibilité d’imprimer dans autant de matériaux que vous le souhaitez (si vous avez la patience de le faire) par une sorte d’impression – en imprimant d’abord un filament à partir de différents matériaux et en utilisant ensuite ce filament pour imprimer l’objet multi-matériaux que vous souhaitez.
Ce processus comporte deux étapes : la création du filament et l’impression de l’objet. L’impression de l’objet proprement dite est la partie ennuyeuse – vous imprimez votre objet comme vous le feriez normalement, sauf qu’une fois l’impression terminée, il y a différents matériaux à tous les bons endroits, parce que ces matériaux ont été programmés à l’avance dans le filament, aux endroits et aux longueurs exactes qu’ils devaient avoir.
On pourrait croire que l’utilisation d’un filament multi-matériaux pour créer une impression multi-matériaux ne résout rien, puisque ce filament multi-matériaux doit être créé par quelque chose qui peut imprimer plusieurs matériaux, n’est-ce pas ? C’est vrai ! Et une simple imprimante 3D peut tout à fait faire cela, à condition que vous soyez prêt à changer les filaments à la main. C’est vraiment l’astuce ici : vous utilisez une imprimante 3D ordinaire pour imprimer en 3D un filament multi-matériaux complexe que vous réinjectez ensuite dans l’imprimante pour imprimer votre objet.
Vous ne serez pas surpris d’apprendre qu’il faut beaucoup de calculs pour réaliser ce travail, car le filament que vous créez (que les chercheurs décrivent comme un « filament programmable ») doit incorporer dans sa construction l’emplacement de chaque morceau de matériau dans l’objet final, et cela peut devenir très compliqué, car cela dépend à la fois de la géométrie de l’objet et du chemin que prend la tête d’impression.
Le filament d’un objet peut impliquer de nombreuses transitions d’un matériau à l’autre, même si l’objet lui-même est relativement simple. Vous pouvez imaginer l’impression d’un gobelet moitié rouge et moitié bleu, mais en raison du trajet de la tête d’impression, le fait que le haut soit rouge et le bas bleu implique une seule transition dans le filament, alors que le fait qu’un côté soit rouge et l’autre bleu pourrait potentiellement impliquer deux transitions avec chaque couche imprimée.
Procédé d’impression d’un filament : (a) L’impression commence avec une couleur, (b) elle s’arrête à la fin de l’impression de tous les segments, ce qui permet à l’utilisateur de changer de matériau. (c-d) L’imprimante 3D imprime les segments restants en évitant toute collision avec les segments précédents, (e) puis imprime des points pour joindre les segments adjacents.
Le filament lui-même est imprimé en spirale, un type de matériau à la fois. Une fois que chaque section d’un matériau a été imprimée, vous chargez manuellement le matériau suivant, et l’imprimante ajoute ces morceaux sur la spirale du filament aux bons endroits. Vous pouvez répéter ce processus pour autant de matériaux que vous le souhaitez (les chercheurs ont réussi à en imprimer jusqu’à six), et une fois que vous avez terminé, l’imprimante effectue une dernière passe pour assembler tous les points de transition entre les matériaux. Il vous suffit ensuite de soulever le filament imprimé du lit d’impression, de réinitialiser l’imprimante, d’introduire le filament que vous venez de créer et de lancer l’imprimante pour créer votre nouvel objet.
Il y a un peu de désordre qui apparaît dans l’impression lorsqu’un matériau passe dans un autre. Si vous avez des matériaux de différentes couleurs, ils se mélangeront un peu, et pour les matériaux ayant des propriétés physiques différentes, eh bien, qui sait. Vous pouvez soit considérer cela comme un bug, auquel cas vous pouvez modifier le remplissage ou la densité de la paroi de l’impression afin que les transitions soient moins visibles, soit comme une caractéristique, auquel cas vous pouvez tirer parti de ce mélange pour créer des transitions de couleur délibérées ou le mélange de propriétés structurelles en combinant délibérément deux ou plusieurs matériaux en un seul morceau de filament.
Trois logiciels différents permettent aux utilisateurs de choisir des entrées et des paramètres de conception variés.
Les chercheurs notent que leur pipeline de logiciels et leur technique fonctionnent avec la plupart des imprimantes 3D (mais pas toutes) et que, quelle que soit l’imprimante utilisée, un calibrage et un contrôle minutieux sont nécessaires.
Dans leurs travaux futurs, ils espèrent optimiser le processus pour rendre l’impression de filaments personnalisés aussi facile que possible et, avec un peu de chance, quand tout sera parfait, ils mettront leur logiciel à la disposition de tous ceux qui veulent rendre leur simple imprimante 3D beaucoup, beaucoup plus performante.
