Manipuler un STL avec LuBan3

Jusqu’à maintenant, la manipulation du maillage des objets stl restait une opération relativement complexe, que l’on réalisait à l’aide d’outils comme MeshLab.

LuBan vient un peu révolutionner pour moi ces manipulations.

Démonstration par l’exemple … Soit ce gentil petit dinosaure, fichier stl, ouvert dans LuBan.

Dans le menu “maillage”, nous trouvons l’option “Réparer”, qui va déjà nous permettre de vérifier que notre modèle devrait être imprimable.
Ici, aucun problème, Dino semble en forme.

Si nous zoomons outrageusement sur l’oeil de Dino, nous constatons que le maillage est relativement dense.

 

Dans ce même menu “Maillage”, LuBan nous propose l’option “Simplifier”. Il va donc être possible d’alléger le modèle, rendant ensuite le travail du Slicer plus simple. Attention néanmoins. Cette opération n’est pas sans conséquence : plus on va simplifier le maillage, et moins la précision de d’ensemble sera importante. On risque de perdre des détails. Tout va donc dépendre du besoin : faut-il avoir autant de détails sur une pièce que vous souhaitez imprimer en (très) grande taille ?

Ci-dessous quelques exemples de simplifications successives, à chaque fois simplification de 30 %.

Après 3 simplifications, on se retrouve avec un modèle qui laisse apparaitre des facettes.

Serait-ce une solution “facile” pour faire du low-poly ?

A noter que parmi les autres options de ce menu, il semble possible de réaliser l’opération inverse, à savoir augmenter la densité du maillage.  Cette option ne fera pas de miracles. Si les détails n’existent pas, LuBan ne saura pas les créer.

Même si j’augmente la densité du maillage sur mon Low-Poly, celui-ci restera un Low-Poly.

 

Insérer un texte avec PrusaSlicer

J’ai déjà rédigé un tuto sur la manière d’ajouter un texte à un modèle avec FreeCAD (tuto ici).

Si cette solution présente l’avantage de pouvoir effectuer des opérations sur chaque lettre, une autre solution est possible directement avec PrusaSicer.
Le principal avantage va ici être que le texte est indépendant du modèle et va pouvoir être plus facilement modifié, et donc être différent par exemple sur plusieurs occurrences d’une même pièce.

Une démo étant plus parlante qu’un long discours, c’est parti !

Comment procède-t-on ?

On commence par ouvrir la (ou les) pièce(s) à imprimer dans PrusaSlicer. Ici, j’ai choisi un modèle cylindrique simple, que je duplique en 2 exemplaires.

L’idée est de pouvoir personnaliser chaque instance de manière différente. On va par exemple mettre les textes “TOI” et “MOI”.
Le mode opératoire est très simple :

  • on sélectionne l’objet souhaité,
  • Clic droit et sélection de l’option “Ajouter une pièces” , puis “texte”.

On se retrouve alors avec un nouvel objet, que l’on va pouvoir manipuler.

On va maintenant pouvoir éditer ce nouvel objet. De nombreux paramètres peuvent influencer le résultat.

Parmi les paramètres importants, “Utiliser la surface” est l’option va permettre de “placer” le texte sur a surface choisie, dans notre cas le cylindre.
On retrouve ensuite les éléments normaux sur un texte (police, taille, espacement des caractères).
Le paramètre “profondeur” va permettre de préciser la valeur d’intersection entre l’objet texte et la pièce. Ce paramètre est à mettre en relation avec la nature de l’opération (couper en particulier). On pourra ici créer un texte “en creux”, plus ou moins profond.
Et bien sûr, on saisi ici la valeur du texte.

En répétant les opérations sur le deuxième objet, on arrive facilement au résultat souhaité.

Un manière très rapide de personnaliser des objets multiples. Par contre, ne pas oublier de sauvegarder dans prusaslicer avec tranchage.

 

 

 

 

 

 

 

Bowden ou DirectDrive

Pour que l’imprimante fonctionne, il faut alimenter la buse en filament.  Cette alimentation se fait à travers un moteur d’extrusion ou feeder en anglais.

Ce moteur tire le filament de la bobine et le pousse vers la buse, grâce à une roue dentée ou deux. On va rencontrer deux types d’alimentation qui vont se différencier par le positionnement du moteur extrudeur.

Soit le moteur est situé directement au-dessus de la buse : on parle alors d’extrusion directe ou direct drive en anglais.


Soit le moteur est situé ailleurs sur le châssis de la machine, on parle alors de système bowden, du nom du tube qui “transporte” le filament du moteur vers la tête chauffante.

Chacune des solutions à des avantages et des inconvénients.

Le système Bowden

On doit ce nom à son inventeur, Franck Bowden, qui mit au point un système de transmission souple de câble de frein de vélos. Nos vélos modernes en sont toujours équipés ! L’idée est simple mais efficace : une gaine, aux extrémités fixées fermement sur le châssis, permet la transmission du mouvement du câble de frein tiré par la poignée, jusqu’aux patins de frein. Toute l’ingéniosité réside dans le caractère fixe et dépendant des extrémités vis-à-vis du cadre.

Le principe est le même sur les imprimantes 3D ! Le tube bowden va permettre au filament d’être guidé jusqu’à la tête chauffante, tout en garantissant un “chemin” toujours identique (celui imposé par le tube bowden). Il est en effet primoridal qu’une poussée de 1 mm au niveau du moteur extrudeur corresponde à une poussée de 1 mm au niveau de la tête chauffante.

Le tube bowden est généralement un tube PTFE afin de réduire les frictions et donc assurer un acheminement plus fluide du filament. Afin de gagner en précision, il existe des clips collets qui annulent tout jeu au niveau des connecteurs.

Avantages et inconvénients de l’alimentation par tube bowden

Le principal avantage de ce système est la nette nette diminution du poids de la tête d’impression, le moteur extrudeur ne s’y trouvant pas. Cet aspect permet aux machines d’atteindre des vitesses d’impression plus élevées sans perte de précision.  Du fait de la réduction de la masse en mouvement, les vibrations sont largement diminuées.

Le principal inconvénient avec le système bowden est que l’utilisation des filaments flexibles (TPU ou TPC) va être très limitée. En effet, par définition les filaments flexibles sont souples. Cette souplesse va se traduire par un tassement dans le tube bowden, et générer défauts d’extrusion.
Il faudra réduire drastiquement les vitesses d’impression et jouer avec les distances de rétractation et d’extrusion pour espérer obtenir un résultat.
Et tout ceci devra être fait de manière empirique.

Avantages et inconvénients de l’alimentation en directDrive

Dans la configuration en extrusion directe le moteur extrudeur est situé au plus près de la tête chauffante, juste au-dessus.

L’intérêt principal de ce type de système réside dans sa capacité à accepter une plus large gamme de filaments, notamment les matériaux flexibles. L’absence de  tube bowden permet d’atteindre des vitesses honorables même sur les filaments flexibles voire très flexibles.

Du côté des inconvénients, l’extrusion directe est synonyme d’un chariot X plus lourd. La présence du moteur juste au-dessus de la tête chauffante implique la mise en mouvement d’une masse plus importante. Il est ainsi plus difficile d’atteindre des vitesses d’impression très élevées sans perdre en précision. Les phénomènes de motifs sur les parois de l’objet imprimé, résultants d’un report des vibrations seront plus importants à haute vitesse.
(Ceci tend à être moins vrai avec des machines telles que la Kobra2, aujourd’hui une machine en DirectDrive très rapide grâce à un châssis renforcé).

A noter aussi qu’avec ce système, il n’y a pas de “guidage” du filament entre la bobine et l’extrudeur. Lors de mouvements importants de la tête, il y a un risque non négligeable de générer des à coups sur la bobine, avec un déroulement important de filament, cause d’enchevêtrements et de blocage bobine.

Certaines marques ont mis en place des “freins bobines” pour contrer ce phénomène. Une autre solution consiste à la mise en place d’un système mixte Bowden + DirectDrive.

Dans ce système, on rajoute un tube PTFE entre la bobine et la tête d’impression en tenant compte de la course maximale possible de la tête. Dans cette configuration, la distance maximale de fil nécessaire pour les mouvements de la tête est déjà tirée. Quelque soit la vitesse de déplacement de la tête d’impression, la bobine ne “s’emballera” pas. La bobine se déroulera à la vitesse d’extrusion, jamais plus.

Alors, extrusion directe ou bowden ?

La réponse type n’existe pas, cela sera toujours une question de compromis.

Si l’une de vos priorités est d’imprimer du filament flexible, optez pour une machine en extrusion directe.
Si votre priorité est la précision et la vitesse, hors filament flexible, alors les machines en montage bowden sont les bonnes candidates.

Mais encore une fois, tout sera question de budget !

FreeCad – Assemblage V2

Je vous ai rapidement présenté rapidement l’atelier Part Design qui est l’atelier que j’utilise le plus pour concevoir les pièces que j’imprime. Je vais ici tenter de vous présenter un autre atelier : l’atelier Assemblage V2.

Sa principale utilisation pour moi va être de vérifier que la conception de mes pièces correspond bien à mon besoin et que je ne rencontrerais pas de problème lors de leur assemblage.

Je vais utiliser comme exemple la modification de la partie arrière mon caisson. Je souhaite remplacer la face plexiglas fixe, par 2 demi-faces mobiles, en m’appuyant sur le système de fixation actuel.

Pour réaliser mon assemblage, j’ai déjà dessiné les différentes pièces dans l’atelier Part Design. J’ai donc :

  • La représentation du montant et du système de fixation actuel :

  • La représentation de la porte modifiée pour s’adapter à la charnière supérieure :

  • Un axe :

  • La charnière inférieure :

  • La charnière supérieure :

Présentation de l’atelier

Lorsque l’atelier d’assemblage est activé, la barre de menu regroupe les principaux éléments à maîtriser.

Ce menu comporte plusieurs types de fonctionnalités. Je détaille ci-dessous les principales.

manipulation des objets
 

On va pouvoir Ajouter les objets à assembler entres eux, et les déplacer dans l’espace de travail. On pourra aussi rafraîchir  les objets déjà en place s’ils ont été modifiés dans l’atelier Part Design.

Mise en place des contraintes

Il faut avant toute chose bien avoir à l’esprit ce qui se cache derrière la notion d’assemblage.

D’un point de vue mécanique, un Assemblage consiste à mettre en relation plusieurs composants élémentaires qui formeront des sous-ensembles, formant eux-même un ensemble terminé.

Chaque élément doit respecter au sein de son sous-ensemble des règles d’isostatisme, qui vont permettre de définir des libertés de mouvement en translation et en rotation entre les éléments constituants.

Un bon assemblage sera un assemblage sur lequel tous les mouvements possibles auront été maîtrisés, à savoir 3 mouvements de translation et 3 mouvements de rotation.

FreeCAD met en oeuvre le principe de Lord Kelvin qui gère l’immobilisation de deux pièces par la mise en place de contraintes “trou – trait – plan”.

Ce sont les 5 icônes du menu, qui vont permettre de définir, dans l’ordre :

  • la mise en contact de 2 cercles,
  • la mise en contact de 2 plans,
  • l’alignement selon un axe,
  • le positionnement selon un angle donné,
  • le positionnement d’une sphère.
Groupes de contraintes

Une fois les contraintes posées entre un groupe d’objets, il est possible de créer un sous-ensemble figé. C’est ensuite ce sous-ensemble qui pourra être manipulé pour gérer des déplacements ou de nouvelles contraintes. Les contraintes internes seront alors toujours respectées.

Cas pratique

Pied – Charnière inférieure

On commence par ajouter les 2 éléments

On commence par appliquer une contrainte planaire entre les 2 surfaces colorées.

Le résultat n’est pas celui réellement attendu. Les surface sont certes bien contraintes, mais pas dans la bonne direction .

Le menu offre la possibilité d’inverser la dernière contrainte posée. Il s’agit de la première icone : .

Nous avons contraint une translation (selon Y) et une rotation (selon Z).

Il suffit de répéter les opérations pour contraindre totalement les 2 pièces (qui doivent bien être fixes l’une par rapport à l’autre).

Voici le résultat. La nouvelle pièce s’intègre parfaitement.

Charnière inférieure – AXE

On répète les mêmes opérations pour insérer l’axe dans la charnière.

2 contraintes à mettre en place : une contrainte coaxiale entre les axes et une contrainte de surface pour positionner en vertical l’axe lui-même.

AXE – Charnière supérieure

Mêmes principes …

Premiers contrôles

L’objectif est de vérifier que mon assemblage correspond bien à mon besoin, et qu’aucun point de blocage par exemple n’apparaît. Il existe une fonction dans l’atelier, qui permet de vérifier l’assemblage en lui-même. Ici aucun problème n’est remonté.
Il est aussi possible de déplacer en rotation la charnière pour regarder visuellement que tout semble correct.

Les contrôles peuvent aussi remonter des problèmes esthétiques. Ici par exemple, la forme de la charnière supérieure ne s’intègre pas totalement à l’ensemble.

Je vais donc reprendre la pièce supérieure dans l’atelier Part Design. Il me suffira de rafraîchir l’assemblage, pour que les modifications soient prise en compte, sans impacter les contraintes de placement déjà mise en place.

C’est quand même beaucoup mieux !!!

Charnière supérieure – Porte

Dernier élément à mettre en place : la porte.

Groupe -Derniers contrôles

Si on essaye maintenant de faire tourner la charnière, on s’aperçoit que les contraintes mises en place sur la porte ne sont pas respectées.

Ceci se produit parce que l’on n’a pas respecté la base de l’assemblage : on créer d’abord les sous-ensembles. Puis ensuite on créer l’assemblage.

L’idée est donc de d’abord créer un sous-ensemble “charnière haute + porte”, avec les contraintes nécessaires, et on sauvegarde le fichier.

Il est ensuite importé comme un élément standard, avec les contraintes posées sur l’axe. Cette fois, lorsque l’on applique une rotation, c’est bien l’ensemble qui se déplace.

CQFD !

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