4. Formations Fablab#

Ce module comporte deux sections expliquant chacune l’une des deux formations que j’ai choisi de suivre. (La découpeuse laser et la formation 3D Repair)

1) Découpeuse Laser#

Introduction à la découpeuse laser#

Une découpeuse laser est une machine qui utilise un faisceau de laser concentré pour couper ou graver des matériaux avec une assez bonne précision. Elle peut traiter différents types de matériaux comme le bois, le plastique ou le métal dépendant de la puissance de l’appareil, et sert principalement à créer des objets, personnaliser des pièces ou réaliser des prototypes.

Afin de comprendre les différents termes utilisés plus bas, je conseille de commencer par regarder la courte vidéo ci-jointe.

Voici les quelques points importants notés lors de la présentation d’introduction : - Il est possible de graver et de couper avec l’imprimante.

• Le point focal doit être là où l’on veut découper, pour une bonne précision (choix de résolution important). La vidéo proposée juste avant présente cela de manière appropriée.

• La découpe dépend fort de la puissance de la machine.

• Il faut savoir où se trouvent : l’extincteur, le bouton rouge d’arrêt et la couverture anti-feu avant d’imprimer.

Il y a 2 variables sur lesquelles on peut jouer - Vitesse

• Puissance

Types de découpe :

1. Gravure vectorielle (= comme la découpe, mais sans couper toute l’épaisseur)

2. Gravure de surface.

Inkscape#

La première chose qu’il faut faire est d’installer le logiciel adéquat pour la découpeuse laser. Ce dernier est Inkscape et peut-être télécharger via ce lien.

Types de découpeuses accessibles#

Deux types de découpeuses sont à notre disposition : Epilog et Lasersaur. Le principe est plus ou moins le même, cependant il existe quelques différences, cette section a pour but de reprendre ces quelques différences. Par la suite, dans la section Exercices, le processus complet d’impression sera présenté. Si vous n’êtes pas à l’aise avec les termes des découpeuses, je vous conseille fortement de commencer par lire la section Exercices.

EPILOG#

Avec cette machine, après avoir exporté le fichier svg Inkscape dans une clé USB et l’avoir connecté à l’imprimante, il faut cliquer sur imprimer (voir section Exercices). Ensuite, sur l’interface EPILOG, il est possible de visualiser notre objet à l’aide d’une vidéo et donc placer la forme en fonction à l’endroit voulu.

Epilog peut découper à une profondeur de 5 mm maximum et peut accepter des cartons d’une hauteur max de 31cm.

LASERSAUR#

Contrairement à Epilog, l’unité de découpe est en mm par minute et non en %tage.

La hauteur maximum est de 12 cm et l’épaisseur maximum identique. Lasersaur ne possède PAS de caméras, cependant, il est possible de prévisualiser la zone de découpage (la machine encadre donc le périmètre de découpe et il faut vérifier visuellement qu’il correspond bien).

Il ne faut pas passer par une étape imprimer après avoir exporté le fichier mais directement open le fichier sur Lasersaur.

Le focus se fait manuellement : avec tournevis et espaceur. Il faut également activer quelques éléments avant de commencer :

• Allumer le refroidisseur

• Allumer l’extracteur

• Ouvrir la vanne d’air comprimé

Voici un tableau récapitulatif:

Caractéristiques	EPILOG	LASERSAUR
Exportation fichier	Imprimer après exportation	Ouvrir directement le fichier
Profondeur de découpe max	5 mm	5 mm
Hauteur maximale	31 cm	12 cm
Unité de la vitesse	En %	En mm par minute
Prévisualisation	Vidéo intégrée pour placer l’objet	Encadre le périmètre de découpe, vérification visuelle
Focus	Automatique	Manuel (tournevis et espaceur)
Éléments à activer	Aucun	Refroidisseur, extracteur, vanne d’air

Exercices d’entraînement#

Différents exercices permettant de se familiariser aux différentes fonctionnalités et outils de la découpeuse ont été effectués. Dans le premier exercice d’introduction, les étapes d’utilisation de l’imprimante y seront détaillé.

1) Exercice de familiarisation + explication utilisation#

Dans cet exercice, je vais en profiter pour détailler les étapes pour la découpe avec la machine EPILOG, lors des prochains exercices, moins de détails seront apportés.

Cet exercice a pour but de découper une maisonnette, le fichier de celle-ci est déjà donné sur Gitlab -> Enseignement -> Tutoriel Fablab -> Laser Cuter -> files -> exercices -> House.svg.

Une fois que ce fichier est ouvert, il nous a été demandé d’ajouter des couleurs aux différentes formes que nous voyons. Effectivement, avant la découpe, chaque couleur choisie pourra être liée à certains paramètres d’impression (normalement, ces traits sont censés être dessinés à partir de zéro sur Inkscape, ici, il a été donné afin de ne pas perdre de temps, dans les autres exercices le point de départ est bien-sûr un fichier vierge).

Attention, lorsque du texte est présent sur un fichier (le P ici par exemple), il est primordial de le transformer en vecteur en cliquant sur chemin -> objet en chemin après avoir sélectionné l’objet.

Une fois que le dessin est prêt, il faut exporter ce dernier sous format svg, vérifiez bien le format du fichier avant de l’enregistrer.

Une fois qu’il est exporté, il faut insérer la clé USB du Fablab et y ajouter ce fichier. Il faut ensuite bien-sûr insérer cette clé sur le pc connecté à la découpeuse.

Une fois que le bon fichier est ouvert, voici quelques paramètres du logiciel important à savoir manipuler :

• Tout d’abord, il est conseillé de placer l’objet tout en haut à gauche (sur Lasersaur, c’est encore plus conseillé). Pour ce faire, on peut choisir manuellement les coordoonnées x et y et mettre une valeur de ‘1’ par exemple.

• Ensuite, il est possible, pour chaque couleur du dessin, de déterminer les différents paramètres suivants (sur la droite de l’interface) :

Commencer par déterminer si cette forme doit être une découpe (vector) oû une gravure (engrave).

• Ensuite, il est possible de sélectionner différents paramètres comme la puissance, la vitesse, les deux principaux paramètres. Le Nombre de cycles représentant le nombre de passages que l’on veut pour cette forme peut aussi être modifié.

ATTENTION, il faut faire attention à l’ordre de découpe ! En effet, il est nécessaire d’abord de couper à l’intérieur de la forme, afin que le carton reste fixe, et à la fin découper le contour, ce dernier doit donc toujours être placé à la fin.

Des exemples du résultat pour différentes valeurs de paramètres pour un certain bois sont souvent présents au fablab pour s’en inspirer. L’exercice 2 permet de mettre en évidence la différence de ces paramètres. En voici un exemple pour la découpeuse Laserosaur:

Une fois que toutes les couleurs ont été programmées, il est possible d’appuyer sur print sur le bas de l’interface pour envoyé le fichier à l’imprimante. Cependant, juste avant, il est possible de regarder la position du dessin sur le carton à l’aide d’une caméra en cliquant sur video. Il est aussi possible de le déplacer à un autre endroit si il faut.

Avant de lancer l’impression, il est important d’activer la machine d’aération en cliquant sur le bouton suivant :

Après, en cliquant sur notre fichier et en appuyant sur le bouton start, la découpe se lance.

Résultat Maisonnette#

Le résultat de la maisonnette aprés découpe est présenté sur l’image suivante :

2) Ligne de carrés#

Afin de s’entrainer à la découpeuse, il nous a aussi été demandé de découper soit une colonne de carré, soit une ligne (avec minimum 5 carrés) dans laquelle différents paramètres sont utilisés pour chaque carré.

Tout d’abord, il est important de savoir créer des carrés, pour ce faire, j’ai suivi le tutoriel suivant sur youtube, je me suis rendu compte assez rapidement que le logiciel est assez simple et qu’il n’est pas nécessaire de passer par des tutos, Inkscape est assez intuitif.

Voici à quoi ressemble mon dessin sur Inkscape:

Comme on peut apercevoir sur les photos, la puissance fournie lors des découpes est de 100%, cependant, la valeur de la vitesse a été modifiée pour chaque carré. Voici le résultat après découpe (les mêmes étapes que lors de l’exercice 1 ont été utilisées) :

Le fait qu’une vitesse lente a plus tendance à découper est bien illustré par cet exemple.

3) KERF#

Quand le matériau brule, il y a une certaine perte de matière, le troisième exercice a pour but de se rendre compte de ces pertes et de les calculer.

Pour ce faire : un rectangle dans lequel plusieurs rectangles s’y insèrent a été modélisé.

Par la suite, ils ont tous été découpés avec une puissance de 100% et une vitesse de 20% : Voici ce que donne cet objet une fois découpé :

Il est possible de constater qu’il y a bel et bien un écart entre la dimension totale des rectangles et le résultat après découpe. Cet écart, pour cette puissance, cette vitesse et l’épaisseur de 4mm du bois utilisé était d’environs 1mm. L’erreur dû à la découpe a donc été estimée, dans ces conditions spécifiques à 1/8 de mm de perte pour chaque ligne découpée.

4) Emboitement#

Le dernier exercice demandé est de découper des objets qui s’emboitent les uns dans les autres. Pour ce faire, j’ai commencé par consulter un site comportant des objets 3D avec licence gratuite et ouverte. Le site peut être trouvé via ce lien et la licence suivante y est associée : This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License. (CC BY-NC-SA 4.0). J’y ai trouvé un tabouret/table qui m’a plu. J’ai donc décidé de produire celui-ci pour ce dernier exercice.

La version finale du tablouret sur Inkscape ressemble à cela :

Voici à quoi ce tabouret ressemble après découpe et assemblage :

Améliorations de découpe#

Lors de la découpe, étant donné que la planche en bois était assez épaisse (à la limite du maximum autorisé pour Epilog), à un certain endroit la découpe ne s’est pas effectué totalement et certaines imperfections ont été observées.

Solution

Une solution aurait été d’appliquer plusieurs cycles de découpe et non un seul lors de la paramétrisation.

2) 3D Repair#

Cette formation a pour but de se familiariser à la réparation d’objets à l’aide de l’impression 3D.

Introdcution#

L’assistant de la formation travaille dans un Repair Cafés, c’est un endroit dans lequel des volontaires sont présents et peuvent aider à réparer des objets cassés.

Voici le schéma du cycle d’un objet réalisé avec l’assistant :

Dans le cas d’une réparation : on ne change pas l’utilisateur, de plus, c’est la plus courte boucle, la moins couteuse, c’est écologique,… Bref, c’est une bien meilleure solution que jeter l’objet.

Aujourd’hui la formation portera sur un type de réparation spécifique. Ce dernier est la réparation à l’aide de l’impression 3D.

Exercices#

1) Réparation boite électronique#

Le premier exercice a pour but de nous familiariser à la réparation de circuits électroniques. Le but est de tenter de réparer une boite allumant une led avec un interrupteur.

Voici le matériel disponible :

Sur la droite, on y trouve un mutlimètre. En utilisant le bouton ‘bip’ du multimètre, et en le rapprochant des câbles, ce dernier bip si un courant passe dans le câble. Dans mon circuit, pour un des câbles, le multimètre n’a pas bipé. Par conséquent, j’ai changé ce câble avec un autre, ce qui a permis de réparer ma boite et d’allumer la led correctement.

Apprentissages :

• Utilisation d’un multimètre
• Comment réparer certains composants électroniques
• Retirer la batterie avant tout (pour éviter courts-circuits, feu,…). La batterie peut aussi perturber les courants des cables, penser qu’il y a un courant alors que non.
• Plus facile que ce que l’on pense, 3 problèmes sur 4 sont assez simples au quotidien.

2) Présentation des composants#

Le deuxième exercice était une présentation de tous les composants électroniques potentiellement utiles ainsi qu’une vérification de la fonctionnalité de ceux-ci à l’aide du multimètre.

Voici une photo des différents composants présentés :

Voici les quelques points notés :

• Il a été demandé de vérifier que la batterie ait le voltage correspondant, de la même manière que dans l’exercice précédent.

• Fusible (\thermique) : utilisé pour protéger le circuit électrique

• Résistance

Vérification 1. Visuellement (si trace de brulure)

1. Trouver la valeur de résistance en utilisant l’ohmètre.

2. Diode : peut laisser passer le courant dans une seule direction lorsque le voltage atteint un certain seuil. Peut également transformer le courant alternatif en courant seulement positif, et en le faisant passer à travers une capacité, le transformer en courant constant.

Vérification : bip + hold button

• Capa et Capa électrolytique (=polarisée)

• Led

Vérification : tester avec le bip du multimètre.

Réparation à l’impression 3D#

Introduction#

La réparation contient 3 phases principales :

1) Analyse (vérifier si cela existe déjà sur le net ex : Thingiverse). 2) Reconception : Les objets initialement sont souvent remplis par moulage. Avec l’impression 3D, cela se fait couche par couche ce qui change quelques propriétés de résistances par exemple. - Il faut essayer de synthétiser et simplifier l’objet. En effet, modifier la géométrie peut souvent avantager les propriétés de la pièce ainsi que sa création. Il est conseillé d’utiliser le pied à coulisse pour numériser l’objet manuellement par exemple. Avec Fusion : il est possible d’importer une photo sur laquelle on y poserait notre objet ainsi que notre pied à coulisse afin de créer l’objet directement avec les dimensions adéquates. 3) Fabrication :

Selectionner le PLA, impression,… (voir module 3)

4) Tests

Objet choisi#

L’objet à réparer est un briquet de cuisine, ce dernier comporte un support qui est cassé, celui-ci permettait d’accrocher le briquet. Voici une photo de cette pièce en bon état à côté du briquet.

Mesures#

Pour ce faire, tout d’abord, les dimensions de la pièce ont été mesurées.

Voici le résultat de ces mesures:

Modélisation openSCAD#

Par la suite, la pièce a été modélisée avec OpenSCAD (voir module 2 pour plus de détails sur ce logiciel). Nous avons décidé de la créer sans les courbures, mais uniquement avec des parallélépipèdes rectangles afin de simplifier la confection de celle-ci.

Voici l’allure de la pièce après modélisation sur OpenScad :

Cette dernière se compose de 3 cubes et 2 petits cylindres translatés et assemblés comme présent sur le code suivant. (Il est possible de constater que les variables initiales correspondent aux mesures de base de l’objet)

epaisseur = 2.86;
hauteur = 23.83;
largeur_totale = 17.37;
longueur_interieure = largeur_totale - 2 * epaisseur;
diametre_cylindre = 2.45;
hauteur_cylindre_interieur = 3.48; 
$fn = 100; 

// Calcul de la hauteur du cylindre pour le placer le plus haut possible
hauteur_cylindre_placement = hauteur - diametre_cylindre / 2;

// Création du 'U' avec cylindre orientés vers l'intérieur
module u_shape() {
  // Pilier gauche
    translate([0, 0, 0])
        cube([epaisseur, epaisseur, hauteur]);

 // Pilier droit
    translate([largeur_totale - epaisseur, 0, 0])
        cube([epaisseur, epaisseur, hauteur]);

  // Barre horizontale en bas du 'U'
    translate([epaisseur, 0, 0])
        cube([longueur_interieure, epaisseur, epaisseur]);

  // Cylindre à l'extrémité gauche, vers l'intérieur
    translate([epaisseur / 2, epaisseur / 2, hauteur_cylindre_placement])
        rotate([0, 90, 0])
        cylinder(d = diametre_cylindre, h = hauteur_cylindre_interieur);

// Cylindre à l'extrémité droite, vers l'intérieur
    translate([largeur_totale - epaisseur / 2, epaisseur / 2, hauteur_cylindre_placement])
        rotate([0, -90, 0])
        cylinder(d = diametre_cylindre, h = hauteur_cylindre_interieur);
}

Impression 3D#

Le fichier stl a ensuite été exporté vers PrusaSlicer (voir module 3 pour plus de détails).

La pièce a tout d’abord été posée sur une des faces latérales et le 0.6 a dû être modifié en 0.4 afin de correspondre à l’imprimante du local 3D Repair. De plus, une des dimensions de la pièce a été vérifiée pour s’assurer qu’elle correspondait bien aux valeurs attendues.

Résultat#

Voici le résultat de la première version de la pièce :

Comme nous pouvons apercevoir sur cette image, le diamètre des cylindres, initialement mesuré à 1mm était tout juste pour se clipser de manière adéquate dans le briquet. Cette valeur a donc été diminuée à 0.98mm et après seconde impression, la pièce correspondait parfaitement aux attentes :

Licence#

La licence imposée à l’objet est la même que pour l’objet désigné dans le module 2 (CC BY 4.0, voir code final dans la section annexe).

Annexe#

Voici le code complet OpenSCAD de la pièce présentée dans cette section :

// This work © Lamouchi Mohamed, 2024, is licensed under CC BY 4.0 

epaisseur = 2.86;
hauteur = 23.83;
largeur_totale = 17.37;
longueur_interieure = largeur_totale - 2 * epaisseur;
diametre_cylindre = 2.45;
hauteur_cylindre_interieur = 3.48; 
$fn = 100; 

// Calcul de la hauteur du cylindre pour le placer le plus haut possible
hauteur_cylindre_placement = hauteur - diametre_cylindre / 2;

// Création du 'U' avec cylindre orientés vers l'intérieur
module u_shape() {
  // Pilier gauche
    translate([0, 0, 0])
        cube([epaisseur, epaisseur, hauteur]);

 // Pilier droit
    translate([largeur_totale - epaisseur, 0, 0])
        cube([epaisseur, epaisseur, hauteur]);

  // Barre horizontale en bas du 'U'
    translate([epaisseur, 0, 0])
        cube([longueur_interieure, epaisseur, epaisseur]);

  // Cylindre à l'extrémité gauche, vers l'intérieur
    translate([epaisseur / 2, epaisseur / 2, hauteur_cylindre_placement])
        rotate([0, 90, 0])
        cylinder(d = diametre_cylindre, h = hauteur_cylindre_interieur);

// Cylindre à l'extrémité droite, vers l'intérieur
    translate([largeur_totale - epaisseur / 2, epaisseur / 2, hauteur_cylindre_placement])
        rotate([0, -90, 0])
        cylinder(d = diametre_cylindre, h = hauteur_cylindre_interieur);
}

u_shape();