4. Outil Fab Lab sélectionné#

Cette semaine, nous avons le choix entre deux formations. D’un côté “Découpe contrôlée par ordinateur et Impression 3D pour la réparation”, de l’autre “Prototypage électronique”.

Les deux options me parraissaient très intressantes mais, j’ai décidé d’opter pour la première.

4.1 Jour 1: Découpe contrôlée par ordinateur#

Ce premier jour de formation concerne la découpe contrôlée par ordinateur. L’objectif est d’apprendre à utiliser la technologie pour la découpe d’objets préalablement modélisés sur ordinateur. Nous allons donc ici utiliser nos connaissances d’Inkscape aquises lors du Module 2.

L’utilisation de ces machines n’est pas sans risque. Des mesures de sécurité sont donc à prendre en compte. Les voici.

Dans cette salle, trois machines sont à notre disposition selon ce qu’on veut faire. Regardons de plus près ce que chacune d’elle nous permet de réaliser.

4.2 Machine n°1 : Lasersaur#

4.2.1 Description#

Le Lasersaur est une découpeuse laser répondant aux besoins des fabricants, des designers, des architectes et des chercheurs qui veulent un environnement sûr et une machine très performante. Contrairement à d’autres, il est open source et est livré avec toutes les connaissances nécessaires à l’exécution, à la maintenance et à la modification.

Paramètres :

• 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

La découpe se fait suivant un tracé vectoriel. Il faut donc importer un fichier vectoriel (par exemple au format .svg). Pour les matériaux épais, il est souvent nécéssaire de faire plusieurs passages pour arriver à découper à travers.

Pour comprendre la machine, nous allons essayer de découper plusieurs rectangles sur une plaque de bois.

4.2.2 Modélisation 2D#

Ouvrons Inkscape et modélisons un rectangle contenant des plus petits rectangles.

Il est imporant d’enregistrer en format svg. Nous plaçons celui-ci sur une clé USB et la plaçons dans l’ordinateur connecté à la machine. Sur l’ordinateur nous ouvrons notre modèle sur DriveboardAPP.

4.2.3 Utilisation#

• Placez le matériau dans la machine
• Positionnez la tête de la machine au dessus du matériau en utilisant la commande Move et en indiquant le placement voulu grâce au curseur sur l’ordinateur
• Réglez la distance focale avec le support de 13 mm en jouant avec le vissage de la molette de la lentille
• Séléctionnez les paramètres de vitesse (mm/min) et puissance (%). Consultez ce lien pour avoir une idée des paramètres selon le matériau à découper
• Vérifiez que le dessin ne dépasse pas du matériau (bouton Run bounding box)
• Fermez bien le couvercle

Avant de l’utiliser, il est important d’allumer le refroidisseur à eau (bouton noir), l’extracteur de fumée (bouton vert) et d’ouvrir la vanne d’air comprimé.

Pour démarrer la découpe, appuyez sur le bouton Run. Si besoin, on peut toujours mettre sur pause ou stopper l’impression avec les boutons Pause et Stop.

Retenons que, pour les cas d’urgence, nous pouvons appuyer sur le gros bouton rouge.

4.2.4 Test#

a. Premier Test#

Pour ce premier test, j’ai choisi une vitesse de 700 mm/min et une puissance de 100%. Je constate que le matériau n’a pas totalement été découpé. Il faut donc un second passage. Cette fois, je décide de changer la vitesse vers 350 mm/min.

Erreur :

Le résultat obtenu n’est pas celui que j’attendais. Les bords sont calcinés, cela prouve que les paramètres n’étaient pas optimaux.

En effet, le deuxième passage ne devait être que très léger, pourtant j’ai choisi de diminuer la vitesse. Or, plus la vitesse diminue, plus le laser reste longtemps sur le même point et donc le chauffe ( brûle) pendant plus longtemps. J’aurais donc dû augmenter la vitesse plutôt que la diminuer.

b. Second Test#

J’ai choisi 500 mm/min comme première vitesse et 800 mm/min pour le second passage.

Erreur :

De nouveau, je n’obtiens pas le résultat voulu. Les bord restent calcinés. J’en conclus donc que les deux passages doivent se passer à une haute vitesse et j’aimerais tester le paramètre de la puissance.

c. Troisième Test#

Pour ce troisième test, je vais effectuer deux passages à la vitesse de 700 mm/min et avec une puissance de 80%.

J’obtiens exactement ce que je voulais, le test est enfin concluant ! (Si ce n’est que les rectangles sont légèrement plus petits que ceux dessinés sur ordinateur…)

d. Conclusion des Tests#

Je me suis rendu compte qu’il était nécessaire de faire des tests avant de découper. Il faut définir avec exactitude à quelle vitesse et à quelle puissance notre matériau doit être découpé. Pour cela, le plus simple est de tester de petits carrés sur une petite surface.

Une deuxième chose importante à savoir et à tester au préalable est la largeur du trait de coupe du faisceau laser, c’est ce qu’on appelle le kerf.

Quand le faisceau laser de la machine enlève de la matière sur la pièce travaillée, l’espace créé est le kerf.

4.2.5 Le Kerf#

4.2.5.1 Pourquoi le kerf est important à connaître ?#

• Mieux anticiper le rendu final

• Réaliser des emboîtements parfaits

Effectivement, le kerf est responsable d’un décallage entre le dessin sur ordinateur et l’objet réel une fois découpé. Lorsqu’on veut emboîter des objets, le kerf, s’il n’est pas pris en compte, empêchera un rendu parfait. Les objets risquent de ne pas assez “frotter”, il risque d’y avoir trop de jeu.

4.2.5.2 De quoi dépend le kerf ?#

• Longueur de la focale (distance entre la lentille et la pièce à travailler). Dans notre cas elle ne varie pas car nous la règlons sur 13 mm avant chaque utilisation.
• Épaisseur du matériau (le faisceau laser se focalise avant de se dissiper. Ainsi, plus votre matériau est épais, plus la coupe risque d’être large sur le dessous. Le kerf sera donc plus important)
• Type de matériau (sa résistance au feu, au brûlage. Les plastiques brûlent plus rapidement, le kerf est donc plus important)
• Type et pression de l’air comprimé injecté
• Trait droit ou courbe
• Vitesse de coupe (plus la vitesse est lente, plus le laser reste longtemps sur la pièce, donc plus ça enlève de matière)
• Usure du tube (le faisceau est moins dissipé quand le tube est neuf)

4.2.5.3 Comment déterminer le kerf ?#

Le kerf peut être déterminé en mesurant la différence entre le dessin sur ordinateur et l’objet découpé. Notre kerf valait 0,15 mm.

4.3 Machine n°2 : Epilog Fusion Pro 32#

4.3.1 Description#

Il s’agit d’une machine de gravure également vectorielle. La technique de découpe est similaire à celle de Lasersaur mais la puissance est inférieure. Les traits sont donc gravés à une faible profondeur.

• Performances élevées en termes de puissance laser, vitesse de découpe et précision.
• Adapté aux applications exigeantes nécessitant une découpe et une gravure de haute qualité.
• Convient aux professionnels et aux entreprises.

Paramètres :

• Surface de découpe : 81 x 50 cm
• Hauteur maximum : 31 cm
• Puissance du LASER : 60 W
• Type de LASER : CO2 (infrarouge)

4.3.2 Modélisation#

Pour modéliser mon image vectorielle, j’utilise à nouveau Inkscape.

Vérifiez les unités du document :

• Fichier -> Propriétés du document
• Dans la case Dimensions personnalisées -> Unité : mm
• Fermez la fenêtre Propriétés du document

Je l’enregistre en format SVG, le place sur une clé USB et l’ouvre sur Inkscape de l’ordinateur connecté à la découpeuse.

Maintenant appuyez sur imprimer puis sélectionnez le bon appareil, Epilog Engraver, ainsi Dashboard Epilog devrait s’ouvrir.

Si comme moi cela n’a pas fonctionné, vous pouvez manuellement démarrer Dashboard Epilog via l’icône sur le bureau.

4.3.3 Utilisation#

Cette machine prend ses repères toute seule, ce qui nous facilite la tâche.

• Donnez un nom au travail.

• Déterminez différentes couleurs pour visualiser quels réglages sont apportés à quelles lignes.

• Réglez la vitesse, la puissance et la fréquence. Consultez le tableau des réglages en fonction des matériaux pour vous y aider. Pour un réglage automatique du focus sur la surface du matériau, sélectionnez Plunger dans la liste Auto-focus. Attention ! Ne pas utiliser cette option avec des matériaux souples ou fragiles (papier, textiles, …).

• Tournez la clé pour allumer la machine.

• Positionnez le dessin à l’endroit voulu. Les pointillés roses indiquent la zone découpable.

• Vérifier que la porte est bien fermée sinon le laser ne fonctionnera pas.

• Vérifiez que l’extracteur de fumée est allumé (vert si OK).

• Appuyez sur Print, en bas à droite pour lancer la découpe.

• Sur l’écran situé sur la machine, il faut sélectionner le travail ( situé tout au dessus). Ensuite, appuyez sur Play.

4.3.4 Test#

La première fois que j’ai lancé la découpe, je me suis rendu compte que la puissance n’était pas optimale. J’avais sélectionné 70% mais durant la découpe, je l’ai augmentée à 100%. Ce paramètre est le seul qu’on peut encore modifier lorsque la machine est déjà en cours d’impression.

Après le premier passage, le résulat est pas mal. Seulement, je m’aperçois que la découpe n’est pas tout à fait passée sur le contour. Sans bouger mon matériau, je relance la découpe mais en sélectionnant, sur l’ordinateur, uniquement le contour.

Je suis satisfaite du résultat. Ma découpe est terminée (Je l’ai laissée dans la salle de découpe parmi les autres modèles d’exposition, j’espère qu’elle y est toujours !).

4.4 Machine n°3 : Full Spectrum Muse#

4.4.1 Description#

La machine “The Full Spectrum Laser Muse” est une découpeuse laser polyvalente. Elle sert à découper et graver précisément une grande variété de matériaux, y compris le bois, le plastique, le tissu, le cuir, etc. Elle peut effectuer une découpe et une gravure de haute précision sur divers matériaux.

• Performances de qualité intermédiaire, adaptées à un large éventail d’applications.
• Conçu pour les amateurs et les petites entreprises.
• Offre une bonne combinaison de performance et de coût abordable.

Paramètres:

• 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

4.4.2 Utilisiation#

Personnellement, je n’ai pas encore testé cette troisième machine. Néanmoins, cette page explique comment l’utiliser.

4.5 Projet personnel 1#

Maintenant que j’ai appris à me servir des machines, je vais pouvoir me lancer dans la découpe d’un objet légèrement plus complexe. Celui-ci s’emboitera, je devrai donc être particulièrement vigilente avec le kerf.

Mon idée : un petit sapin de Noël emboitable

Je choisis d’utiliser la première machine, le Lasersaur et comme d’habitude, je commence par modéliser sur Inkscape.

Après avoir suivi les étapes de base citées précédemment, j’ai réalisé un test pour connaître à quelle puissance et à quelle vitesse je devais régler les paramètres. Le premier essai fut concluant, la vitesse idéale pour mon matériau est 400 mm/min et la Puissance doit être réglée sur 20% .

La seconde chose à tester est le kerf. J’ai testé plusieurs largeurs pour savoir avec laquelle cela s’emboîterait le mieux selon la largeur des trous de mon sapin. Cette fois, les essais ont été nombreux ! Mais j’ai finalement trouvé la taille idéale (3.4 mm pour un sapin dont les trous valent 3 mm). Pour le support, j’ai réutilisé un des bâtons tests que j’avais imprimé juste avant. La taille 3.4 mm correspond également parfaitement.

J’ai donc lancé l’impression finale et voici le résultat :

4.6 Jour 2: Impression 3D pour la réparation#

Dans cette unité, nous allons apprendre les bases de la réparation d’appareils électriques et les directives pour créer une version imprimable en 3D d’une pièce de rechange nécessaire à la réparation d’un objet.

4.6.1 Boîte à réparer#

La première partie de cette unité a pour but de nous amener à réaliser qu’il est souvent possible de réparer de objets qu’on pense cassés pour de bon.

Lorsqu’un appareil est défectueux, on a tendance à vouloir le jeter directement et racheter du neuf. Or, parfois le défaut est réparable, il suffit d’y accorder un peu de temps.

Même si les appareils peuvent souvent être recyclés, le circuit le plus court reste celui de la réparation.

Voyons comment nous y prendre…

Déceler le souci#

Nous avons tous reçu une boîte et des outils. Le but est de trouver pourquoi l’ampoule ne s’allume plus, alors commençons par ouvrir la boîte à l’aide du tourne-vis.

J’ai d’abord débranché la batterie. Ensuite, j’ai branché un multimètre sur le symbol signal. De cette manière, un son sera émis si, lorsqu’on connecte les sondes, le courant passe. Je vais donc pouvoir tester chaque élément de mon circuit pour déceler le problème

Après plusieurs essais, je me rends comtpe que c’est l’ampoule directement qui est défectueuse. Je la remplace donc par une autre. Je vérifie alors mais le problème ne semble toujours pas réglé. J’essaye à nouveau une autre ampoule et cette fois, c’est la bonne ! Je peux donc refermer ma boite et admirer la jolie lumière maintenant réparée.

4.7 Projet personnel 2#

Nous avons maintenant compris que l’impression 3D s’avère être utile pour la réparation d’objets. Pour ce projet, j’ai travaillé avec mon binôme Noa Lipmanowicz. L’objet que nous avons choisi de réparer est sa guirlande lumineuse.

La pièce qui permettait de suspendre la guirlande s’est brisée. Et une guirlande qu’on ne peut pas accrocher, c’est embêtant !

Nous avons réfléchi à comment simplifier le prototype pour qu’il soit efficace malgré tout. Nous avons donc commencé par faire un croquis.

Maintenant que nous avons une idée précise de ce que nous voulons imprimer, nous le modélisons sur OpenSCAD avec le code suivant:

// File : REPAIR_Guirlande_Module4_JDNL.scad

// Author : Juliette Debure & Noa Lipmanowicz

// Date : 15 novembre 2023

// License : Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International [CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)

$fn = 50;

// C
difference(){
    difference(){
        cylinder(3, r=6);
        cylinder(3, r=5);
    }

    translate([-6,0,0]){
        cylinder(3, r=5);
    }
}

//Tige d'ouverture
translate([-3.8,-3.45,0]){
    cube([0.75,8,3]);
}


// Liaison
translate([-0.75, 5,0]){
    cube([1.5, 3.5,3]);
}

// DUPLICATION

translate([0,13.5,0]){

    // C
    difference(){
        difference(){
            cylinder(3, r=6);
            cylinder(3, r=5);
        }

        translate([-6,0,0]){
            cylinder(3, r=5);
        }
    }

    //Tige d'ouverture
    translate([-3.8,-3.45,0]){
        cube([0.75,8,3]);
    }


    // Liaison
    translate([-0.75, 5,0]){
        cube([1.5, 3.5,3]);
    }
}

Il ne reste plus qu’à l’imprimer ! (Pour la procédure d’impression, voir Module 3 ).

Testé et approuvé : Mission réussie

4.8 Conclusion#

Au cours de ce module, nous avons appris que, finalement, la réparation d’objets est plus simple que ce qu’elle paraît. Cette séance nous a convaincu qu’il est impportant, et finalement moins compliqué que ce que je pensais, de favoriser le circuit le plus court lorsqu’un objet est cassé à savoir, la réparation.

Pas de panique, pour les réparations plus complexes, rendez-vous dans un Repair Café !

4.9 Checklist#

Voici les checklists du Module 4

4.9.1 Computer Controlled Cutting#

• Explained what you learned from testing the lasercutters
• Explained how you designed your CAD files
• Documented how you made your kirigami and 3D object
• Included your original design files
• Included your hero shots

4.9.2 3D Printing for repair#

• 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