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MakerBot Replicator 2.0 – quelques conseils pour réussir vos impressions

27/06/2014 1 commentaire

Faisant suite à mon précédent billet fleuve, je reviens sur le sujet MakerBot Replicator 2.0, pour vous apporter mes conseils d’utilisation. Je vais vous les exposer par ordre de priorité.

1. Upgrader l’extruder.

Si vous avez fait l’acquisition de l’imprimante assez tôt, elle vous a été fournie avec un système de traction du filament qui, avouons-le, est complètement à revoir.

Je vous conseille de ne plus attendre, et d’utiliser un modèle d’extrusion alternatif, que vous pouvez imprimer vous-mêmes, en vous référant à la page de son concepteur ici, ou si vous en voulez une version produite par MakerBot Industries sans bavures, vous pouvez aussi en obtenir une sur le site du fabriquant, .

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Cet upgrade résout à peu près la moitié de vos problèmes et tous ceux qui en cascade en résultent. C’est juste incontournable.

2. Retirez le filament de la tête après chaque impression

Même avec un extruder upgradé, je vous conseille de procéder au retrait du filament dudit extruder, une fois que vous avez fini de vous servir de votre imprimante 3D favorite, avant de l’éteindre. Laisser votre Replicator 2.0 plusieurs jours avec le filament toujours chargé à l’intérieur, va faire qu’il va refroidir et finir par former des résidus. Jusque là rien d’anormal, le résidu pourra chauffer une fois l’imprimante rallumée ; sauf qu’entre la base de l’extruder et le haut de la buse, existe un espace du mécanisme où le filament est mal ou moins bien chauffé, et où votre filament peut se retrouver parfois « coincé à froid ». Il est particulièrement pénible d’avoir à déloger un petit bout de filament coincé dans cette zone, dans la mesure où il ne faut pas seulement procéder au démontage « partiel » de la tête, mais bien au démontage complet soit retirer la totalité de la protection en ABS enserrant le moteur de l’extruder et la buse, pour pouvoir retirer le moteur de l’extrudeur et ensuite dégager la zone pour la maintenance. Il faut ensuite « cureter » la zone avec une pointe chauffée à blanc, afin de pousser vers le bas le morceau de bio-plastique qui s’est retrouvé coincé dans cet entre-deux mal chauffé. Épargnez vous ce genre de maintenance simplement en faisant autant de fois que possible des « Unloads » dans le menu de votre Replicator 2.0.

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Effectuer un « Load » avant chaque impression va en outre vous permettre de bien vérifier si le bio-plastique tombe de façon correcte de la buse. Une sortie de buse anormale vous mettre tout de suite en alerte sur un dysfonctionnement.

3. Aspirez la poudre

Sachez qu’une fois que vous effectuez l’Unload du filament, si vous avez la curiosité de démonter votre tête d’impression au niveau du système de traction, vous verrez que de la poudre de filament s’est créée et dispatchée dans le mécanisme. Si sur le coup, cette poudre est trop fine ou trop rare  pour compromettre la traction, avec le temps, et à force de s’accumuler, elle risque de rendre de moins en moins efficace la traction. Il en résulte un potentiel phénomène de bourrage.

Ma technique est simple : j’utilise un petit aspirateur de table sans fil, et, tout en maintenant une pression suffisante sur le trigger à ressort qui permet d’agripper ou de relâcher le filament, j’aspire toute la poussière / poudre capable de congestionner l’extruder le tout en 5 secondes utiles.

4. Rafts à rajouter, Supports à éviter.

Inutile de tourner autour du pot : le Raft est à 95% indispensable. Le Raft est une option d’impression sélectionnable par case à cocher dans la fenêtre de l’impression de MakerWare. C’est une surface additionnelle, sous l’objet, de quelques millimètres, que MakerWare crée pendant l’analyse de vos objets, qui englobe et entoure la base dudit objet d’un bon centimètre de marge de sécurité.

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C’est le seul élément qui puisse garantir que lorsque votre tête d’impression frottera sur la tête d’un objet, la base ne décollera pas immédiatement à la moindre résistance. Le Raft est un soubassement une espèce de fondation, construit en éjectant à vitesse réduite une quantité de filament assez importante, de sorte que le socle de vos objet même fins et légers, soit toujours fondé sur quelque chose d’assez épais.

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Pour vérifier que vos Rafts sont correctement créés, utilisez la fonction Preview dans MakerWare lors de l’impression ou l’exportation du fichier .X3G. Ce module de prévisualisation vous montrera comment le Raft sera disposé sous l’objet.  Si vous ne voyez pas le Raft au complet, ou si vous ne voyez le Raft qu’à un endroit restreint sous l’objet : attention, ne lancez rien ! C’est que votre objet n’est pas disposé sur la plaque de façon parfaitement plane, à plat, et en parallèle. La plupart du temps, votre objet a une saillie d’un ou deux millimètres, trois fois rien, mais juste assez pour que lorsque MakerWare le dispose à l’horizontale vous n’y voyez que du feu. Ce petit millimètre de surélévation est pourtant fatal à la construction d’un bon Raft. Une fois que ce point est bien réglé, utilisez systématiquement les fonctions de stabilisation de MakerWare pour réaliser une mise à plat ferme et définitive. Soit dans un premier temps « Move » puis « On Platform » puis dans un second temps (et c’est souvent ce second point qui est oublié) « Turn » puis « Lay Flat ».

A contrario, les Supports (autre option d’impression) font qu’aucune portion de l’objet ne tombe dans le vide ; les Supports s’activent lors de la procédure de Slice via une case à cochée dédiée. Ils forment des monticules fins et auto-générés, qui s’élèvent jusque sous la zone de l’objet qui n’est soutenue par rien. Un support devrait en théorie soutenir toute structure tombant dans le vide. En théorie l’idée est bonne, en pratique, les supports une fois créés, s’intriquent au modèle final, et exigent un tel travail de découpe et de finition a postériori qu’il vaut mieux trouver toutes les solutions possibles en amont pour s’en passer en aval.

Vous vous voyez retirer tout ça ?

Le plus difficile est de gérer les supports soutenant des parties très fines ou délicates. A la moindre erreur, les parties fines s’en iront avec le support.

Pour ne pas avoir à créer des supports, mieux vaut construire vos objets :

(1) en respectant la règle des 45° : soit arrangez-vous pour que l’angle formé entre la base et le haut des parties de vos objets ne dépasse pas 45°

(2) si nécessaire, en bâtissant vos objets sous forme déstructurée, ou par bouts séparés, en utilisant une technique de « plans de coupe » dans le logiciel qui vous permet de les modéliser. Car mieux vaut recoller rétroactivement des segments d’objets parfaitement réalisés et dont la surface est lisse, que couper pendant des heures les fils tenaces de ces supports, puis poncer ce qui en reste ad nauseam sur des portions de la surface d’un objet pour les rendre – dans le meilleur des cas – juste rugueuses par rapport au reste de l’objet.

5. Retournez la plaque.

La plaque d’impression du Replicator 2.0 a deux faces, l’une, engravée et l’autre, lisse. Pour une raison qui nous échappe encore, il vous est possible d’imprimer côté gravure. Pourtant, imprimer sur le logo ne le fait pas apparaître de façon si flagrante sous vos objets. Cela ne sert donc à rien, la plupart du temps. D’autant plus si vous systématisez l’utilisation du Raft. La question est de savoir si ces gravures compromettent l’adhésion des premières couches de filament. La réponse : c’est oui.

De façon très subtile, toute rayure, toute marque, toute gravure, située sur le support de fabrication de vos objets, va subtilement restreindre la capacité du bio-plastique à se scotcher au support. Peut-être pas forcément au tout début de l’impression, mais plutôt après quelques 10 minutes, lorsqu’il faudra que la base de votre objet résiste au phénomène de « rétraction » du bio-plastique. En cas de mauvaise adhérence de la plaque, l’effet de curling/warping est souvent fatal à la stabilité de l’objet en général et rend souvent l’objet inutile car trop déformé sur ses premières couches. Moralité, évitez-vous ces déboires d’emblée, imprimez sur le côté lisse, que vous aurez, d’ailleurs, pris soin de parfaitement et régulièrement nettoyer.

Bien entendu, vu ce qu’on vient de dire : lorsque vous décollez les objets, utilisez une spatule et effectuez le décollement de l’objet de façon délicate, en écartant un des recoins de l’objet du support en acrylique, ce qui – souvent – entraine un décollement sec et net d’un grand pan du Raft. N’utilisez donc pas de pointe, ou de couteau, de façon trop agressive, ou tout instrument trop pointu qui pourrait rayer trop la surface du support, pour les raisons que nous avons évoquées plus haut.

6. Optimisez l’adhérence avec de la laque pour cheveux.

Pour optimisez l’adhérence, au delà du Raft, certains utilisent des bandes de papier collant brunes ou bleues. Personnellement, je trouve cela plutôt inélégant et à la limite, trop intense pour le problème que vous rencontrez. Vous pouvez tout à fait utiliser des produits bons marchés comme de la laque pour cheveux, diffusée en spray juste quelques secondes avant que ne débute l’impression 3D. Votre imprimante 3D le vaut bien :

La laque pour cheveux va alors se déposer sur le support en acrylique, puis augmenter l’adhérence du Raft, de façon suffisante, du moins assez pour vous épargner un décollement fatal en cours d’impression.

Une fois l’impression terminée, vous pouvez nettoyer la plaque avec simplement de l’eau et du liquide vaisselle. Deux coups d’éponge à gratter et le film créé par la laque en spray s’en va, avec le film de bioplastique associé, dissout par l’action chimique du liquide vaisselle et de l’eau, laissant la surface de votre plateau de construction parfaitement lisse et nette.

Je vous conseille aussi de finir le nettoyage en vous occupant de cleaner des rails transversaux qui portent la tête d’impression : laisser un produit collant sur ces rails, peut ralentir subtilement la progression de la tête à certains endroits et compromettre la précision au 100 microns du tracé de vos objets.

7. Réduisez le curling des premières couches, en construisant des bases d’objets « indentées » et « évidées ».

Le bio-plastique se dilate en chauffant, et se rétracte en se solidifiant, et en se refroidissant. Moralité : votre imprimante n’aime pas les contrastes de température trop importants.

Si vous imprimez dans une pièce hyper froide et humide, attendez-vous à ce que votre filament réagisse de façon étrange, en absorbant l’humidité, en se dilatant trop, et en refroidissant trop vite, entre deux couches, le tout créant donc une contraction de la couche du dessous sur la couche du dessus. Disons donc que la rétraction est un phénomène prévisible, mais qu’elle n’est en l’état pas facile à contrecarrer surtout si vos filaments sont dotés de couleurs exotiques et de propriétés de chauffe bien particulières. Il en résulte des objets dont les bords sont à la fois légèrement décollés et recourbés. Et plus la rétraction est intense, plus la courbure se prolonge vers le centre de l’objet.

Chaque objet, subit donc des pressions, des tractions, des tensions, structurelles. Mais la rétraction du bio-plastique n’est non seulement pas de force identique entre deux impressions, mais aussi, elle n’est pas la même au sein d’un même objet, et on constate souvent qu’elle est plus puissante aux bords de l’objet et moins au centre. Pourquoi ?

En fait, le bord de l’objet est une zone où le contraste de température entre « intérieur » et « extérieur » est le plus grand. Aussi, la tête d’impression y fait des va-et-vient les plus extrêmes, on est sur un virage à 180°. S’y produit donc le plus de rétraction. Si la rétraction était uniforme sur 100% du matériau, à la limite ce ne serait pas trop grave. Mais c’est parce qu’elle est inégale, plutôt située sur la base, que l’objet finit par se tordre sur les bords.

Aussi, cette rétraction est plus ou moins intense : dans le meilleur des cas, le bord de l’objet est légèrement soulevé. Dans le pire des cas, elle « gagne » et « gangrène » tout l’objet après la construction de 7 ou 8 strates, avec une courbure qui élève le bord entre 0.5 et 1.00 centimètre !!!! . La « force » ou « l’intensité » de cette rétraction s’analyse en terme de corrélation positive entre la longueur des lignes de force qui composent la structure globale de l’objet et l’intensité du phénomène de rétraction. Autrement dit, plus les fils à tirer qui composent l’objet sont longs et linéaires, plus la rétraction – si elle se produit – sera forte et affectera tout l’objet. A contrario, plus les trajectoires de la tête d’impression sont courtes, moins la rétraction – si elle se produit – sera forte.

Casser les trajectoires fera donc de la rétraction un phénomène plus local et moins global, aussi, la rétraction sera proportionnellement moins intense du moins en dessous du seuil nécessaire pour contrer la force avec laquelle le filament se colle au plateau de construction à la base.

Sur le sujet, MakerBot Industries recommande de consommer un peu plus de filament, pour créer des « petits cercles » (appelés helper disks)  aux abords de vos modèles, comme ceci :

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Mais sincèrement, cette méthode n’est pas assez efficace.

Le curling / warping est un phénomène qui résulte du rapport entre la longueur des lignes de force globales qui constitue l’objet et l’importance de la rétraction. Par exemple, un fil de 10cm de long tiré en ligne droite, qui se rétracte, produit par exemple en cas de problème de température ambiante un énorme écart global de 0.4mm et cet écart entraine tous les fils subséquents qui reposent sur lui. Cependant, plus le fil tiré est court, moins sa rétraction est longue et si elle a lieu, elle affecte moins de fils subséquents puisqu’elle les touche moins. Prenons le helper disk affiché plus haut : s’il est lui-même situé dans la prolongation d’un axe de construction d’objet linéaire et très long, alors il sera soumis à un rétraction proportionnelle à la longueur de cet axe, et pourra faire l’objet d’un curling très important.

Si le helper disk fonctionne dans certains cas, c’est parce qu’il se comporte comme une « extension de Raft » et donc augmente la surface de construction et in extenso la possibilité d’adhésion. Mais le meilleur Raft du monde, n’est d’aucun secours quand un bloc dense de PLA, solidifié et aussi rigide qu’un morceau de plexiglas, se met à se tordre. Contrairement à ce que l’on croit, ce n’est pas exactement parce que le bord est « carré » et pas « rond » que le curling intervient. Le Helper Disk n’a d’intérêt que si et seulement s’il fonctionne comme Raft et constitue une « rupture » formelle suffisante pour casser les trajectoires de fils trop longues.

Pour meilleur exemple d’un curling puissant avec un Raft sous la base pourtant assez large, regardez cette photo :

Il ne s’agit pas là d’un cas isolé : tout le monde de l’impression 3D se débat contre ce phénomène avec plus ou moins de bonheur, surtout parce que personne ne sait exactement « pourquoi » le plastique réagit ainsi un jour sur tel type de modèle et pas le lendemain sur un modèle pourtant voisin. En fonction de la température de chauffe et du point de fusion de tel ou tel filament, il devient très difficile de contrôler ce défaut.

Au vu de la définition qu’on a faite du problème, la solution n’est certainement pas dans le fait de rajouter du filament au filament, au risque de rajouter de la rétraction à la rétraction, pour rater plus les objets et recommencer plus, en consommant plus de bobines… et en engraissant plus MakerBot Industries, vendeur de bobines !

On serait plutôt d’avis de retirer du matériau, au lieu d’en rajouter !

En étant simplement factuels, constatons que plus l’objet est grand plus le curling est important. C’est la seule chose sur laquelle tout le monde s’accorde, c’est que la taille de l’objet augmente la force de la rétraction qui lui est associée. Mais on peut traduire aussi ce problème de « grandeur » d’objet comme suit : plus l’imprimante tire un fil qui est « long », plus cette longueur va en se rétractant impliquer une force de pression sur les strates qui en dépendent au dessus, et ainsi de suite jusqu’à produire une torsion. Et c’est justement au niveau de la base de vos objets, que, statistiquement, votre imprimante utilise les fils de bio-plastique les plus longs. Car souvent, de peur de créer des objets instables, vous serez tentés de créer des bases bien larges, bien épaisses, et bien plates et constituées de lignes très longues, en pensant bien faire. Sauf que votre imprimante va donc tirer de longs fils pour les construire, et lorsque ceux-ci vont se rétracter ne serait-ce que d’un demi millimètre, la tension subie par la structure au dessus va être proportionnelle à la longueur des fils tirés pour construire la base. Et malgré tous vos efforts pour la fixer ou l’engluer au socle avec moult produit ou bande de scotch, la base va se recourber sur les bords et finir même par devenir instable.

Par conséquent, lors de la conception de votre objet, sur le logiciel que vous utilisez, je vous recommande de « neutraliser » le phénomène de rétraction et de curling / warping global affectant la base de votre objet en faisant que cette base ne soit pas constituée de lignes de forces « trop longues », mais plutôt, d’une série de ruptures régulières. De ce fait, la réduction du bio-plastique affectera des vecteurs plus courts et des lignes de forces plus courtes, la torsion en aval en sera amoindrie. Dit comme ça, ce n’est pas très parlant.

Disons donc que je vous invite par exemple à utiliser des formes de cylindres et et à vous en servir pour créer des trous et évider (par CSG) assez régulièrement le socle de vos objets. Ces « trous » font que la structure n’est pas bâtie sur des fils trop longs et que si elle doit subir des déformations, ces dernières ne seraient pas trop fortes.Exemple de trous verticaux :

Les trous horizontaux sont aussi très efficaces. Du moment qu’ils cassent les trajectoires trop linéaires et trop longues de la tête d’impression, c’est l’essentiel. Pour mieux comprendre la technique, regardez cette vidéo :

Aussi, créez de petits blocs de 1 ou 2 millimètres de haut et de 1 centimètre de large sous vos objets, pas plus, et disposez-les à pas plus de 5 millimètres d’écart les uns des autres, afin que la tête d’impression crée des ponts entre eux de façon « intuitive ». Ces petits pieds, très peu voyants, auront pour fonction de casser les trajectoires trop longues sur le Raft, et transformer une rétraction globale majeure en rétraction locale mineure.  J’ai pu constater que cette méthode, statistiquement, combinée à toutes les autres (Raft, laque pour cheveux, plaque lisse, bien alignée, et bien nettoyée), garantissait la construction d’objets parfaitement droits à l’arrivée.

Enfin, certains recommandent de construire une « cabine » de protection autour de l’imprimante pour l’isoler autant que faire ce peut des phénomènes de variation de température (placer des vitres autour du châssis). Mais c’est là bien vain et plutôt cosmétique. Car il faudrait aussi isoler aussi la bobine de PLA, puis ventiler, déshumidifier… pourquoi s’acharner à vouloir laisser l’imprimante dans un coin froid et humide, et ne pas placer cette imprimante tout simplement dans un bureau à température ambiante doté d’un déshumidificateur d’air basique ?

8. Concevez vos assemblages en prévoyant des écarts potentiels  minimums de 0.5 mm.

Alors on vous explique que la précision du jouet est au 100 microns. D’après ce qu’on vient de voir… Oui et non.

Déjà, au minimum, votre tête d’impression a elle-même une largeur de 0.4mm. Donc le filament le plus fin sera non pas de 100 microns mais bien de 0.4mm. Et ça vaut sur la largeur, soit sur l’axe des X. Il en résulte logiquement que si vous devez constituer des assemblages, à savoir par exemple, une roue trouée, posée à plat horizontalement, qui devra tourner librement autour d’un axe, lequel est imprimé séparément, prévoyez donc logiquement un interstice minimum de 0.5mm entre l’axe, et les bords du trou, sans quoi, la buse malgré sa bonne volonté va « boucher l’interstice ».

Aussi et pour faire lien avec le point précédent, sur l’axe Y, soit la hauteur, selon le warping/curling, selon la définition de l’impression (basse qualité, qualité moyenne, qualité haute), vous aurez des écarts verticaux qui peuvent aller eux-aussi jusqu’à 0.5 millimètres. Dit comme cela, cela semble dérisoire. Sauf que 0.5 mm est, sur le plan conceptuel, fatal à toute construction nécessitant un assemblage précis, je pense en particulier à la largeur d’un trou pour une vis, ou par exemple, à deux parties supposées s’emboiter parfaitement l’une dans l’autre.

Si vous construisez un quadcopter, par exemple, l’armature, le châssis, l’alignement des pièces doivent être parfaites. Sans quoi, vous passerez votre temps à « compenser » au moment du vol des anomalies d’assiette patents et votre pilotage en deviendra extrêmement problématique. Par exemple, un cylindre trop épais de 0.5mm – ou pas assez large de 0.5mm – ne s’emboitera pas dans un autre, conformément à vos attentes. Le PLA n’est pas comme le bois, il ne suffira pas de taper dessus avec un petit coup de marteau pour que ça passe. Faites-le et vous verrez le plastique au mieux se déformer à des endroits inattendus (les zones de faible force structurelle), globalement, au pire, casser.

Et si sur votre écran d’ordinateur, dans votre logiciel d’édition de modèles en 3D, tout semble d’équerre, il en sera parfois tout autrement au moment d’assembler vos parties. Avant donc de vous lancer dans les grands projets, et les impressions de plusieurs jours, je vous conseille de vous livrer à un exercice préliminaire de calibration ; pour cela vous pouvez vous munir d’outil de mesure de précision, pour vous assurer des dimensions produites en pratique, et de les comparer aux dimensions théoriques indiquées sur votre logiciel de conception 3D. Je vous recommande d’imprimer des objets de calibration capables de vous permettre de mesurer des écarts sur les 3 axes, dans ce style. Vous en déduirez ensuite les subtiles altérations à produire en amont lors de la conception logicielle, qui compensent les écarts intervenant en aval dans la pratique.

Sans cela, la grande difficulté que vous rencontrerez sera bien de pouvoir glisser des cylindres dans des trous. Pour éviter d’incessantes procédure d’essais-erreurs lors de vos prototypages, je vous conseille alors d’opter pour un design nativement plus flexible, comme celui-ci, par exemple :

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Cela s’appelle un « pin connector« , le modèle est disponible ici. Faites-en des usages abondants autant que faire ce peut.

9. Traitez vos fichiers STL avec MeshMixer avant de les importer dans MakerWare.

Vos logiciels d’édition 3D favoris bâtissent assez souvent des objets complètement impropres à l’impression.

Ces derniers sont plein de trous, non étanches, sont constitués de sous-objets, ont des maillages avec des surfaces dont on ne saurait dire si elles sont à l’endroit ou à l’envers, ou de surfaces qui n’ont aucune épaisseur. Et logiquement, donner ce genre de fichier à MakerWare voue le processus d’analyse  à l’échec une fois sur deux. Aussi, l’échec de la procédure de découpage (Slice) est directement visible sur la prévisualisation proposée par MakerWare avant l’impression : on constate qu’en cas de ratage du Slice, la tête d’impression va exécuter des mouvements complètement inappropriés, et donc un objet méconnaissable.

Car MakerWare doit analyser vos fichiers d’objets 3D et les convertir en une série de couches superposées. Mais pour slicer l’objet qui lui est donné, MakerWare doit impérativement déterminer un « dehors » et un « dedans », un intérieur et un extérieur, au sein des formes en 3D. Car à l’intérieur, l’imprimante devra construire des alvéoles, pour remplir l’objet qui doit donc être fermé, étanche, et constitué d’un maillage externe unique, sans bords.Quand un objet est raté, l’extérieur se retrouve à l’intérieur et vice versa : l’imprimante tente donc de créer des alvéoles à l’extérieur de l’objet. Le résultat est tout bonnement catastrophique.

Et c’est là que Meshmixer s’impose : ce logiciel va nettoyer automatiquement toutes les sources de problèmes qui font que votre fichier s’éloigne de la « forme » normalement requise pour une impression réussie. Soit un objet comportant des trous, n’étant pas « étanche », disposant de faces mal orientées, ou des surfaces sans épaisseur, rendant impossible la détermination d’un dedans et d’un dehors, d’un extérieur et d’un extérieur.

L’intérêt en outre, est qu’il ré-oriente vos objets de façon à ce qu’ils soient posés correctement sur la plaque de l’imprimante. Cela ne vous dispense pas des devoir parfois les re-réorienter mieux encore à la suite, mais disons que 95% du travail est fait et bien fait.

Pour vous assurer que le couple Meshmixer + MakerWare a fonctionné lors du Slice, cochez systématiquement la case à cocher « Preview before printing » lors de l’impression ou l’exportation du fichier .X3G sur MakerWare. Attention quand même, le code informatique de cette prévisualisation est à ce jour assez peu optimisé, et extrêmement gourmand en mémoire. En fonction de la complexité de vos objets et assemblages, il n’est pas rare de voir MakerWare de créer un fichier d’échange sur disque pendant la conception de la prévisualisation, qui alourdit de façon éhontée tous les processus en cours sur votre ordinateur.

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10. Refroidir un peu la bête pour limiter la « chevelure »

Lorsque vous pré-visualisez le modèle à bâtir, vous constatez que dans l’écran de prévisualisation, une case à cocher vous permet de voir tous les mouvements de la tête d’impression. Vous comprenez aussi que la tête voyage beaucoup à grande vitesse lors du tracé, et que ces trajectoires rapides,  de part en part du plan horizontal, sont supposées ne pas laisser de trace. Sauf que… comme nous l’avons évoqué lors du précédent article consacré à cette imprimante 3D, les bobines de PLA ne sont pas vendues avec des profils d’impression adaptés : vous devez donc vous farcir vous-mêmes tous les tests nécessaires de température et de vitesse AVANT d’imprimer quoi que ce soit « en grand ». Selon le bio-plastique, une température un peu trop élevée va décaler d’une fraction de seconde le moment où la buse va cesser de sortir du plastique, or si cette dernière est en train de voyager au cours du tracé, cela va produire une fine chevelure comme suit :

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Aussi, en fonction de la viscosité du bio-plastique, et de sa température de chauffe et du point de fusion, de la température ambiante, de l’humidité,  du type de bio-plastique utilisé, de la durée de l’impression et donc de la chaleur accumulée dans la buse, et malgré le fait que la tête a pour ordre de ne plus extruder quoi que ce soit, cette fine chevelure résiduelle qui se crée entre les zones de tracé où la tête d’impression voyage rapidement peut devenir abondante voire difficile à retirer. A défaut, un problème de température peut aussi créer des lignes de dépôt sur les segments extérieurs où la tête d’impression voyage vers d’autres zones du plateau de construction.

Si cette chevelure est rare et facile à retirer, ne changez rien. Cependant, si elle devient systématique, abondante, peut-être vous faut-il alors reconsidérer les paramètres d’impression pour la bobine que vous utilisez, avec pour logique principale de baisser la température par paliers de 10° en utilisant un objet « test ». Par exemple, cliquer ici pour télécharger l’objet test présenté dans la photographie ci-dessus.

Une fois que vous avez trouvé des paramètres d’impression corrects pour votre bobine, créez sous MakerWare un « profil » d’impression dédié en nommant bien la couleur et le fabriquant.

Quelques conseils de température sur les bio-plastiques exotiques :

PLA Flexible : baisser à 210° et réduire la vitesse de 20%

PLA avec particules de Bois (Wood) : baisser à 165° (pour un look plus clair) – 210°C (pour une couleur plus sombre)

PLA avec de la poudre de pierre (type Laybrick) : baisser entre 175 et 210°C

Bio-Plastique type BendLay : faire des tests à partir de 210° jusqu’à 240°

Bio-Plastique type Nylon : entre 260-265°C (attention ! c’est parfois bien trop chaud pour le haut de votre extruder qui peut dans certains cas se déformer!). Attention le nylon adhère mal au plateau en acrylique, il faut impérativement rajouter un adhésif assez fort.

Je vous conseille en outre d’imprimer autant que faire ce peut les pièces de vos assemblages séparément, à l’unité, et en position centrée sur le plateau. Je m’explique : la chevelure que vous observez « salit » le contour extérieur de vos objets que vous devez ensuite retraiter, polir, poncer, etc… Or, du PLA même poncé reste « rugueux », et cette rugosité peut dans certains cas être pratique, dans d’autres, gênante. On pense par exemple à une roue qui tourne autour de son axe : imaginez que l’axe est « rugueux » ou a des aspérités qui viennent de dépôts de PLA, ou de zones de chevelures. La rotation de la roue autour de son axe risque peu d’être fluide et effective.

De même, lorsque vous disposez des objets sur la surface de travail dans MakerWare, si ces derniers sont fortement séparés les uns des autres, imaginez que bien la buse va voyager d’un bout à l’autre du plateau et que cela va (1) prolonger inutilement la durée d’impression de votre assemblage (2) constituer un risque supplémentaire de création de chevelure ou du moins, de production de petit dépôts/résidus sur les axes où la buse effectue régulièrement la navette d’une partie à l’autre.

Enfin, imprimer vos objets en pièces séparés et fortement recommandé si vous voulez réaliser des économies de PLA. Imaginez qu’un seul des éléments d’un assemblage composé de 10 pièces casse : vous faudra-t-il réimprimer la totalité de l’assemblage juste pour remplacer seulement une des pièces qui le constitue ?

11. Empêcher l’imprimante de bousiller la nappe de câbles se chargeant de contrôler le déplacement sur l’axe des X

Certains utilisateurs rencontrent subitement un problème d’impression en escaliers ou avec des décalages. Après analyse il s’avère que la nappe de câbles située à droite de l’imprimante est « stressée » et « comprimée », voire « cassée en deux » quand la tête d’impression plonge en profondeur. Si initialement ce problème de conception est sans incidence et si la nappe résiste bien au début, après 700 heures de travail, elle va juste vous lâcher, elle va casser, se rompre, d’où le résultat.

Si je n’ai pas mis ce problème modification en tête de vos priorités, il n’en reste pas moins qu’il s’agit d’un véritable problème d’autant plus qu’il est souvent structurellement inéluctable. Donc : s’il faut s’en occuper : mieux vaut s’en occuper avant qu’il ne soit trop tard  !  Car sincèrement, je ne vous souhaite pas de passer par la maintenance prévue par Makerbot Industries  en cas de rupture de la nappe. Je vous conseille plutôt d’imprimer assez tôt un upgrade de ce type et de l’installer correctement.

Bon courage!

@ Bientôt !

Maxime

Post Scriptum : ces conseils sont particulièrement adaptés pour les détenteurs d’imprimantes 3D MakerBot Replicator 2.0. Toutefois, vous constaterez qu’ils peuvent s’appliquer aussi pour les imprimantes « concurrentes » s’appuyant sur la même technologie. Pour exemple la « FlashForge Creator« . Rendez-vous sur ce blog : http://mymanhouse.blogspot.fr/2014/08/la-flashforge-creator-dual-partie-1.html pour constater que toutes les imprimantes alternatives rencontrent des difficultés similaires et supposent des solutions quasi équivalentes.

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04/09/2013 1 commentaire

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Après plusieurs mois passés en compagnie de cette imprimante en 2012-2013, j’ai assez de recul pour vous présenter un retour d’expérience objectif.  Beaucoup de sites dédiés se sont contentés lors de la sortie du produit de le tester sur la base des quelques objets déjà conçus et déjà transcodés, livrés sur la carte SD fournie avec le matériel, et soigneusement sélectionnés pour s’imprimer parfaitement avec la bobine de PLA naturelle fournie dans le package. Les revues de presse furent logiquement élogieuses, et enthousiastes. Mais est-ce que cette nouvelle technologie n’a pas nécessairement besoin d’être évaluée sur des critères extérieurs à la procédure d’évaluation proposée par le fabriquant lui-même ?

Car, au delà d’une série d’impressions initiales, le véritable parcours d’un utilisateur consiste à concevoir, puis exporter, puis importer, puis imprimer des modèles – et dans mon cas, très souvent, à se demander pourquoi ils ne s’impriment pas aussi bien que les « objets tests » ou pourquoi ils ne s’impriment pas conformément à ce qui apparait dans mon logiciel de conception.  Il m’a fallu en effet passer par un parcours que je n’aurais pu soupçonner à l’achat, et au cours duquel j’ai pu développer pour l’impression 3D grand public une relation contrastée où cohabitent le plus positif et le plus négatif.

L’article qui va suivre vous présente les embuches et difficultés auxquelles j’ai été confrontées, tant sur le plan commercial, matériel, que logiciel. Il se termine par une revue sommaire des solutions logicielles « qui marchent » et laisse en suspens la résolution des problèmes pré-exposés. Si vous possédez et connaissez déjà l’imprimante, et souhaitez directement en venir aux solutions, vous pouvez [ cliquer ici ] pour accéder à l’article où je vous expose quelques conseils utiles.

A. La technique d’impression

Cette imprimante fonctionne avec un système d’impression par strates lesquelles ne peuvent être construites que sur des strates inférieures stables.

Chaque objet se compose d’une succession de couches empilées les unes sur les autres. Chaque couche est formée par un motif réalisé à partir d’un matériau en plastique supposé bio-dégradable, le PLA.

Ce bioplastique est fourni sous la forme initiale d’une bobine de fil. Ce fil d’un diamètre standard de 1.75 unités, est conduit grâce à un moteur de traction, situé en haut de la tête d’impression, puis chauffé à 230° au niveau d’une buse située sous le moteur, puis poussé/éjecté hors de la buse, et déposé précisément sur une couche inférieure (ou sur un plateau translucide résistant pour la toute première couche) le tout en suivant un motif. Un ventilateur latéral se charge de refroidir le filament une fois déposé tandis qu’un autre ventilateur frontal se charge de refroidir le haut du mécanisme d’impression, qui hérite d’une chaleur montante portée à plus de 230°. Une fois la couche dessinée, le plateau descend très légèrement sur l’axe de la hauteur, et la tête re-dessine une nouvelle couche un peu différente au dessus de la précédente. Après de longues minutes (voire quelques heures dans certains cas), l’ensemble des couches dessinées puis solidifées forme ainsi un objet final tridimensionnel en plastique, dont la solidité et la résistance sont étonnantes.

La durée d’impression est variable, c’est selon la taille et la richesse des motifs à réaliser. On est de toutes façons très loin des vitesses d’impressions papier, comptez des heures pour un objet de taille et de qualité moyennes. L’objet peut être plus rapidement construit en étant paramétré comme rempli à 10% : pour ce faire, en lieu et place d’un remplissage solide, l’imprimante trace des « alvéoles »  hexagonales, afin d’économiser du filament, sans sacrifier à la résistance globale.

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La précision des objets est variable, elle est fonction de la finesse avec laquelle le plateau de l’imprimante descend entre deux couches. Cette finesse est paramétrable, théoriquement, il est possible d’imprimer sur une finesse de 0.10, si l’on veut bien s’accorder à patienter plusieurs heures pour imprimer un objet relativement simple. Mais peu importe, il est d’usage de constater qu’une impression issue du Makerbot Replicator 2, quand elle est réussie, ne comporte presque pas d’effet « d’escaliers », à moins de regarder les objets produits à la loupe.

Elle nécessiterait donc moins de traitement a posteriori, en particulier, elle vous éviterait l’usage de bains d’acétone pour « polir » ou « poncer » le résultat produit comme il est d’usage de le faire avec du fil de type ABS.

L’impression peut alternativement se lancer depuis une liaison ordinateur-imprimante gérée par câble USB, mais aussi, sans besoin de câble, via une petite carte SD fournie où peuvent se stocker des fichiers de type .X3G compatibles et que l’imprimante peut lire et imprimer. La MakerBot Replicator 2 a donc pour elle un aspect visuel indéniablement attractif. De gros efforts ont été fait sur la présentation, le packaging, et tout le marketing viral, qui a accompagné la sortie de ce modèle présenté comme révolutionnaire, grand public, pré-monté, et relativement facile d’usage.

B. Livraison à l’international : estimations fausses

Le Réplicator 2 est une machine à buzz. Attirés par les remous médiatiques produits autour de cette nouvelle technologie, vous décidez de franchir le cap, vous commandez la machine sur le site américain où elle est vendue. Elle semble coûter cher, mais elle est en réalité d’un prix « abordable », si l’on considère le prix des machines « pro » réalisant des prototypages. Vous vérifiez l’état de votre compte en banque et effectuant vos calculs et estimations à partir des information lisibles sur le site, vous validez.

1. FeDex doit payer à la douane

Cependant, gare à la mauvaise surprise : si le site américain calcule correctement les frais du transporteur FeDex aux USA, et si le récapitulatif de la commande affiche fièrement le terme de « Grand Total » en deçà de la facture, n’en croyez rien. Ce terme « Grand Total » ne vaut que pour les résidents des USA. Car pour l’international, s’additionnent au prix de votre machine et au prix du transporteur FeDex, des incontournables « frais de douane et de TVA« , dont le transporteur doit s’acquiter lui-même au passage de la frontière.

2. Vous devrez payer FeDex à la livraison

N’ayez aucune illusion sur le fait que le transporteur qui a du s’acquitter de ces frais de douane additionnels, vous les redemandera en contrepartie de la livraison du produit. Je vous laisse simplement compter vous-mêmes à combien vous revient la TVA seule sur un matériel à plus de $2000…

3. La Solution de MakerBot Industries en cas de réclamation

MakerBot Industries affiche bien entendu le prix le plus bas possible, et ce au détriment de ses clients à l’international. La compagnie pousse le bouchon assez loin avec (1) un outil d’estimation  en ligne des frais de transport qui donne l’illusion de fonctionner car vous permettant de sélectionner un pays et une région d’arrivée du colis et (2) une facture affichant le terme « grand total » et (3) aucune astérisque, aucun lien, aucun avertissement pendant la finalisation de la commande.

Vous pourrez éventuellement réclamer et protester pour avoir été leurré. MakerBot Industries se montrera désolé, et en guise de solution, vous renverra au paragraphe deux « Internationnal Shipping » accessible à partir du petit lien « Shipping Policies » situé en bas à droite de son site de vente en ligne. Paragraphe qui vous explique qu’il revient à l’utilisateur de s’acquitter des frais de douane et de tva que le site est « officiellement » infichu d’estimer correctement.

C. Problèmes Fréquents, Description

1. L’illusion de la facilité

Après les illusions économiques, les illusions technologiques.

La MakerBot Replicator 2, est livrée « déjà montée », et elle en jette ; vous considérez les jolis leds  de couleurs, le chassis noir et solide, le tout donne une réelle impression visuelle de solidité et de fiabilité ; finis les chassis en bois qui donnaient l’impression d’un produit bricolé par et pour les bricoleurs expérimentés dans leur garage. La sortie du Replicator 2 a été accompagnée d’un plan marketing efficace, avec un packaging et un visuel formatés de sorte que l’acheteur a l’illusion d’un système « 100% plug & play » et qui plus est « 100% user friendly », adapté pour les bureaux des espaces domestiques, comme le sont d’ailleurs la majorité des imprimantes papier standard de nos jours.

En réalité, c’est souvent tout le contraire qui vous attend.

Il faut comprendre et accepter ce qui suit. Cette imprimante 3D n’est pas une imprimante révolutionnaire par rapport aux imprimantes à monter soi-même antérieures (type RepRap, par exemple) ; elle a les mêmes avantages (pas chère) et les mêmes défauts (pas très fiable) ; elle nécessite de nombreuses maintenances, et des heures d’ajustements par essais erreurs, comme ses ainées ; elle ne constitue en outre pas une solution professionnelle, capable d’être digne du qualificatif « d’outil de production ». Son faible cout s’obtient sur le sacrifice de tout ce qui facilite le calibrage, le diagnostique, la maintenance, l’analyse, et la réparation matérielle ; surtout le faible cout s’obtient sur la partie logicielle qui prépare les objets pour l’impression de façon générique et pas spécifique. Et cela se ressent lors de l’utilisation quotidienne, assez hasardeuse, et donc sur la fréquence avec laquelle vous pourrez produire (ou rater) des objets en 3D. Comptez en moyenne 30% de ratages lors des premières heures d’utilisation.

Pour simple et immédiat exemple de cette illusion : la mise d’aplomb de la plaque translucide sur laquelle les objets doivent être construits.  C’est une étape nécessaire lors de la mise en service de la machine. On a vu que l’impression suppose une mécanique fine œuvrant au 100 microns près : eh bien pour produire cette précision, le Replicator 2 , ne comporte premièrement aucune procédure automatisée, de « calibration contrôlée » du niveau du plateau d’impression translucide, que vous devrez souvent régler à la main, avec trois molettes (au lieu de quatre…!?), un bout de papier, le tout selon une technique assez approximative, il faut le dire.

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L’imprimante dispose certes d’un menu assistant l’utilisateur dans le positionnement de la tête à des endroits stratégiques où effectuer les réglages manuels du niveau. Mais on aurait sincèrement aimé que la tête d’impression soit simplement dotée d’un simple détecteur de pression, capable de rendre cette procédure 100% automatique.

En conséquence, les premiers usages infructueux du Replicator 2 interviennent vite, aussi vite qu’a été l’empressement de l’utilisateur à croire que tout serait facile et rapide ; d’ailleurs, le sentiment de frustration éprouvé est à la mesure de l’importance de l’illusion initiale quant à la détention d’une technologie « aboutie », qui ne demanderait que très peu de science du mécanisme, d’entretien, de mises à jour, et de développements ultérieurs.

Mais tout cela n’est finalement presque rien, comparativement aux difficultés que vous rencontrerez corrélativement à la nature du matériau de base utilisé pour l’impression : le bio-plastique.

2. Les humeurs du PLA

Sachez-le d’emblée, l’impression 3D se dérèglera inévitablement d’elle-même, selon des facteurs multiples, dont certains sont particulièrement difficiles à maîtriser et qui tiennent à la nature même du matériau à utiliser, le PLA.

(a) La couleur change tout. le PLA est un produit « normé » avec sa longueur, son diamètre et sa couleur, cependant, il est construit selon des méthodes de fabrication qui divergent entre fabricants, il est livré en bobines lesquelles ont des diamètres différents et qui vous imposeront de fabriquer un adaptateur pour chaque type de bobine ; mais surtout, chaque « pigment » de couleur modifie le filament, en lui donnant une propriété et et une résistance bien spécifique ; il en résulte que certains fils ont des propriétés si particulières, qu’il faut re-penser le paramétrage à chaque changement de fil ; souvent, ce sont les « points de fusion  » (la température de chauffe nécessaire) qui divergent. Mais aussi, ce seront les vitesses de refroidissement, la valeur de la rétraction, ou les vitesses d’impression qu’il faudra adapter ; et peu de fabricants ne donnent souvent de conseils, là dessus, ni ne fournit un fichier contenant un « profil d’impression » adapté ; le tout est donc proprement à définir « par essai-erreur » à chaque fois que vous changez de filament, et de fournisseur. Parmi les problèmes les plus fréquents posés par ces bobines non uniformes d’une couleur à l’autre et des points de fusion variables : l’apparition d’une fine chevelure, entre les éléments montants d’un objets, résultant d’une température trop haute ou d’une vitesse trop importante, la plupart du temps. Aussi, certains fournisseurs vendent des bobines avec des pigments formés de particules de bois, ou avec du grès, ou carrément, en nylon. Les températures exigées pour la fusion du matériau oscillent de 175° à 250° … il faut donc créer des profils d’impression pour chaque bobine, pour chaque fabriquant, pour chaque couleur, et réaliser une batterie de tests de d’objets de calibration à chaque achat. Attention aussi,  la tête d’impression et en particulier l’armature de cette tête n’est pas conçue qu’en métal, de nombreuses parties en plastique rigide se dilatent ou cassent sur des températures supérieures à 230°… et la seule façon de fiabiliser l’impression basée sur des bobines plus exotiques (exemple, le Nylon) sera de réusiner les composants les plus fragiles en utilisant un matériau plus résistant (en métal par exemple).

(b) Température et humidité.  le PLA est certes solide, et visuellement plus fin que celui produit avec l’ABS (un autre bio-plastique précurseur), de même, son odeur est moins toxique ; mais, il a tendance à « changer » entre deux utilisations : il peut en effet être subtilement altéré par la température ambiante ainsi que par l’humidité. Sous l’effet de la température, il peut se dilater et son diamètre légèrement varier. La dilatation et l’aspect variable du diamètre rend très problématique d’une part la traction du filament vers la buse. Car si la dilatation est trop forte, le trou dans lequel le filament passe en haut de la tête d’impression se congestionne volontiers, avec un risque de frottement accru, ou de ralentissement de la vitesse de traction, voire un  risque de saturation ou de « bourrage« . Dans le cas contraire, le système de traction est trop large et le moteur de traction « glisse » sur le filament qui ne descend plus. Dans le cas du bourrage le moteur peine à effectuer son travail et le fil sort peu en aval, ou par intermittence, voire même, il ne sort pas (puisqu’il est « retenu » en haut du mécanisme). Quand il ne sort pas, il imprime du vide, et les strates à imprimer sont manquantes ; logiquement, toutes celles qui se superposent sont compromises. Parfois, quand le filament est coincé, le moteur assurant la traction du filament ‘broute’ ou ‘saute’, selon un bruit d’arme à répétition étrange bien connu des utilisateurs. Quand cela se produit, le moteur de traction frottant contre le filament produit une sorte de poudre solide qui s’insère dans la mécanique et en compromet encore plus rapidement l’efficacité.  Il en résulte des objets dont certaines couches sont manquantes, ou alors, il en résulte une taille de fil qui s’affine, au point de devenir chevelue, inconsistante, impropre à l’impression de quoi que ce soit de solide. Le bourrage nécessite le démontage plus ou moins complet de la tête d’impression, contrairement à ce que les vidéos de MakerBot Industries prétendent. En effet quand le bourrage se produit parfois juste en dessous de l’extrudeur et du moteur, il faudra donc retirer complètement et désassembler toute la tête (et pas seulement la partie supérieure), pour tout nettoyer. Quant à l’humidité, une fois que cette dernière s’est occupée de votre bobine de PLA, elle rend possible l’apparition de poches de gaz dans la buse, poches qui aboutissent à la formation de petites bulles de plastique informes ; certains ont évoqué relativement à l’humidité, la formation de moisissures microscopiques, lesquelles seraient responsables de ces poches de gaz et donc de petites bulles. Quelles qu’en soient les causes, ces petites bulles se forment sur les dernières couches d’un objet en cours de construction, de façon aléatoire. Inutile de préciser que lorsque cela se produit, et à moins d’une intervention d’urgence, l’objet est bon à jeter à la poubelle.

(c) Rétraction. La dilatation pose problème, mais tout corps chauffé qui se dilate, se re-contracte lors du refroidissement ; le PLA n’échappe pas à cette logique, et certains filaments font l’objet d’un phénomène de « rétraction » plus important que prévu, au cours du refroidissement nécessaire qui suit l’éjection du plastique hors de la buse. Cette rétraction, variable selon les modèles de PLA, les couleurs, et les fabricants, peut causer des torsions et des contractions internes aux objets, qui s’expriment souvent aux abords de l’objet, et qui en compromettent la stabilité  globale. Souvent, plus l’objet est solide (rempli), et grand, (lignes de forces droites et longues), plus la rétractation est conséquente. La rétraction produit souvent une sur-élévation des bords extérieurs des objets, et les strates situées au dessus frottent donc plus sur la buse et qui peuvent dans certains cas être plus fines voire brulées. Un filament blanc ou translucide se verra donc émaillé ici ou là de teintes ocres et noires assez laides. Aussi, un objet déformé peut ne plus être exploitable puisque ses dimensions ne sont plus respectées. Pour éviter trop de rétraction il faut donc en théorie jouer sur la température de la buse, en la revoyant à la baisse, mais aussi, modifier le « remplissage » de l’objet, surtout à la baisse. Tous ces phénomènes impliquent donc une vaste procédure de tests et de calibrages préliminaires, au cours duquel s’affrontent d’un côté le risque de mollesse des couches dernièrement produites (si les températures sont trop chaudes), et le risque de perte d’adhésion du filament sur les strates précédentes (si les températures sont trop froides pour adhérer); le temps pour trouver un bon compromis, à travers une logique d’essais et d’erreurs, pourra vous sembler relativement long.

3. Hardware : problèmes structurels

Après avoir évoqué les difficultés relatives au matériau de base utilisé par l’impression, passons aux inévitables déboires relatifs au hardware lui-même.

(a) Répartition thermique.

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Le pansement qui isole et recouvre le cœur thermique chauffant la buse à 230°, a pour fonction est de répartir correctement la chaleur au sein de cette section (évitant ainsi un bon nombre de problème d’excès de chaleur dans la buse et de formation de PLA brulé plus ou moins impossible à évacuer de ladite buse). Ce pansement est constitué d’une sorte de pâte molle laquelle n’est pas sensée fondre ou suinter ou même se dégrader.  Sauf qu’en fait, la qualité de cette protection décline irrémédiablement dans le temps, au fil des ratages et des blobs inévitables (un blob est un paquet de PLA qui s’accumule par erreur autour de la buse). Elle fond, suinte, ou brule. MakerBot Industries ne fournit dans son package aucun pansement isolant de remplacement, et rien dans le manuel n’indique comment le remplacer, où se le procurer, bref : aucune procédure de maintenance spécifique.

(b) Un système de traction du fil plus que discutable.

Lors de la première sortie du Réplicator 2, MakerBot Industries a vite été dans l’obligation de reconnaître le caractère discutable du choix technologique effectué initialement pour le système de traction (nommé « extruder ») et fourni par défaut avec les premières séries sorties.

Ce système est fondé sur un mécanisme nomme « Delrin Plunger »  basé sur une vis dont le réglage est impossible à effectuer à moins de démonter la tête d’impression, et produisant une pression uniforme sur le filament lequel est lui-même agrippé par le moteur situé en haut de la tête. Gros problème : l’uniformité de cette pression produite par la vis, est complètement inadaptée à la nature du matériau à tracter : comme on l’a vu, le PLA est pour le moins changeant, sa largeur ne fait jamais exactement 1.75 unités, et exercer sur lui une pression statique, à partir d’une vis inamovible, est une très, très mauvaise idée. Le caractère inamovible de la position de la vis, et le caractère statique (et pas dynamique) de la pression exercée sur le filament produit toutes sortes de problèmes, allant du bourrage intempestif, au « glissement » du moteur sur le câble. L’inefficacité de l’extruder combinée à la nature du fil de bio-plastique, participe grandement aux ratages observés et à l’irrégularité de l’épaisseur du filament en sortie de buse.

Après plus d’un semestre (!!!) de déboires intempestifs, et de retours d’expériences très négatifs, la compagnie a finalement proposé d’envoyer « gratuitement » aux possesseurs de MakerBots Replicators 2  un système de traction « alternatif ». Il était temps… Mais le plus étonnant est que l’extrudeur alternatif a été non pas conçu par l’équipe d’ingénieurs de MakerBot Industries, mais par un des utilisateurs (!) du MakerBot. Ce nouveau système de traction, utilise simplement un ressort pour produire une « pression variable » et adaptée à la taille du filament. Avant MakerBot Industries, on n’imaginait pas qu’une société composée de salariés dont des ingénieurs et des équipe de R&D, vendant un produit « innovant », soit capable d’attendre plusieurs mois, jusqu’à ce qu’un de ses propres clients trouve la solution technique à un problème de conception flagrant : dont elle a la responsabilité… Et rappelons que, sur ce point, la gratuité est toute relative, puisque des frais d’export additionnel à l’international sont une fois de plus demandés à l’arrivée.

Fort heureusement certains témoignent à ce jour, que les toutes dernières séries d’imprimantes sorties des ateliers, disposent « directement » de la mise à jour du système de traction. On pense tout de même à la masse des utilisateurs essuyant les plâtres sans que la compagnie n’ait de solution interne à proposer. Outre le fait d’avoir à financer l’import de cette pièce complémentaire de sa poche, l’utilisateur de la première heure aura eu le sentiment d’être considéré d’avantage comme béta-testeur d’un système sorti à la hâte et « toujours en développement », et moins comme l’heureux utilisateur d’un outil passé par tous les stades de test de qualité intensif avant commercialisation.

(c) Encrassement de la buse. Après une centaine d’heures d’impression seulement, et pour toutes les raisons évoquées plus haut, et plus ou moins imputables à un système de traction du filament plus que  douteux ou un problème thermique, vous constaterez que la buse de sortie est plus ou moins encrassée par du PLA brulé, par des blobs, ou « congestionnée »,  par des pigments de plastique brulé, des poussières impossibles à évaporer pendant la préchauffe, qui forment des particules trop grosses pour passer par le trou de 0.4mm au bout de la buse. Aussi le déroulement et l’écoulement correct du filament n’est-il plus possible même si le moteur de traction est 100% opérationnel. Ces particules solides s’accumulent donc dans la tête d’impression et finissent par l’obstruer et par reproduire en aval les problèmes précédemment abordés en amont (le passage du filament est ralenti, le filament est éjecté en biais, de façon hélicoïdale, ou par intermittence, il est de fait mal posé sur la plaque de base et incapable de former un support pour les couches supérieures).  Vous vous étonnerez que rien d’explicite ne vous permette de solutionner ce problème.  MakerBot Industries n’indique pas officiellement dans son manuel la manière de démonter le bas de la tête d’impression. Il ne recommande pas de forer le trou de la buse. Il ne vend même plus cette buse en pièce détachée. Vous serez obligés de chercher des solutions hasardeuses, approximatives (cureter le trou d’entrée de la buse par le haut, utiliser un cure-dents modifié, une aiguille préchauffée, dans l’espoir de faire remonter la particule bloquante, avec une chance sur trois pour qu’elle soit bien coincée dans le trou et ne remonte donc pas…), avant d’en venir à vous demander s’il ne vaudrait pas mieux supplier le fabriquant de vous remplacer la tête d’impression au complet.

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(d) Une plaque de construction en acrylique loin d’être parfaite. Vous remarquerez immédiatement que le fil ou les objets collent ici ou là moins bien sur la plaque de support translucide, avec le risque de voir la base de l’objet devenir trop instable et la tête frotter sur des parties devenues bancales  ; les constructions d’objets effectuées avec le fil de bio-plastique précurseur au PLA, soit de type ABS, requièrent que le socle sur lequel les premières strates reposent soit activement préchauffé afin qu’il « colle » fermement à la base. Au contraire de l’ABS, le PLA « colle » au verre à 230° de point de fusion. L’étape de préchauffage est donc théoriquement inutile dans le cas de l’utilisation du PLA comme matière première. Et le MakerBot Replicator 2 n’a donc aucun système de préchauffage intégré. Bien. Mais tout ceci n’est que théorie. Car, en réalité, si l’adhésion des premières couches au support translucide est réelle, elle devient toute relative, voire faible, en fonction de la finesse du filament et de la vitesse de l’extrusion, de la propreté de la plaque et enfin de la linéarité avec laquelle elle a été découpée. En gros déjà : oubliez l’adhésion si vous imprimez en haute qualité : le fil sera trop fin pour coller à la plaque de construction en acrylique, quelque soient vos efforts pour la en calibrer le niveau ou la hauteur. Ajoutez à ceci le problème d’irrégularité du diamètre du filament en sortie de buse causé par un extruder à la conception plus que discutable (voir paragraphe plus haut). Pour parfaire le tableau, disons que l’adhésion théorique n’est pas non plus en mesure de contrecarrer la force des frictions extrêmes subies par l’objet sur ses couches les plus hautes, et sera mise à rude épreuve surtout en fin de construction d’un objet de hauteur importante. Enfin et pour couronner le tout, la plaque translucide fournie comme socle de construction, n’est parfois pas « parfaitement plate ». Elle peut être très légèrement tordue ou recourbée. Sensible aux températures ambiantes, elle peut se recourber plus. Peu importent donc les tentatives de calibrage : sur une plaque trop incurvée, les premières couches forment une expérience comparable à la « roulette russe », et on les contemple avec un feeling proche du « ça passe ou ça casse ». En solution, MakerBot Industries a conçu dans son logiciel d’impression un système optionnel nommé « Raft » sensé former automatiquement et très lentement, sous chaque objet à imprimer, un épais « sous-bassement » assez solide, et néanmoins assez facile à casser/ôter une fois l’impression terminée…

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S’il est présenté comme « optionnel », il est en réalité souvent quasi obligatoire, pour certains, absolument incontournable, et peut même s’avérer insuffisant dans de nombreux cas où l’objet repose complètement sur des bases assez fines vite extrudées. Un adhésif spécial complémentaire (larges bandes collantes, ou un simple spray de type laque pour cheveux) à placer sur la plaque, fiabilisera la posture des objets. Mais pour être sûr de la stabilité de l’objet il vaut mieux carrément remplacer le plateau translucide fourni lequel est souvent trop « incurvé » pour éviter les ratages et les problèmes de stabilité. Un plateau « en verre pur » est souvent coupé bien plus « droit » que le support en acrylique fourni par MakerBot Industries. En somme, des problèmes de conception flagrants, imposent des investissements présentés comme « optionnels » mais qui pourraient finalement s’avérer être obligatoires.

(e). Une nappe de câbles qui se détériore naturellement. Vous vous étonnerez soudain, après quelques centaines d’heures de service, que les objets soient bâtis en biais, avec des décalages, de façon totalement oblique ou, avec d’étonnantes distorsions, ou alors, que votre tête d’impression fasse  un bruit atroce et gesticule de façon totalement inappropriée. C’est logique : sur l’axe des X, le moteur guidant la tête d’impression est piloté par la carte mère, mais entre la carte mère et le moteur, les ordres transitent par une nappe de câbles. Cette nappe de câbles est soumise à des mouvements constants, mais fixée de façon telle que les allers-et-retours de la tête d’impression d’avant en arrière finissent par stresser la connectique au point de l’endommager. S’étirant et se repliant sans arrêt, la nappe en question se fragilise au niveau des angles droits bordant le moteur qu’elle contourne. Elle est en outre maintenue en position avec l’aide d’une fixation en métal qui empire le problème du stress aux angles droits. A force de travailler, l’ensemble se détériore irrémédiablement, et ce problème est simplement conceptuel. MakerBot Industries le sait, et ne fournit aucune nappe de remplacement dans le package. Quant à la procédure qui vous mène au remplacement de cette nappe, elle relève du parcours du combattant : passer par tous les stades de vérification préliminaire, de graissage de poulies, de vissage d’écrous, etc… slalomer entre les mails génériques du service client, supplier pour une solution, avant d’obtenir cette nappe avec une jolie vidéo au montage serré qui vous détaille comment démonter tout le panneau arrière, déconnecter tout le nappage, le reconnecter, revisser le panneau, et retenter l’expérience de l’impression 3D, pour quelques heures de plus.

(f) 30% de ratages pour des causes difficiles à discerner. Résumons la liste des problèmes potentiels : bourrages en haut de la tête d’impression, friction de la buse impression sur les couches supérieures de l’objet en construction qui dépasse un seuil critique, et entraine des chocs, des décollements de la base, une couleur brulée ; des températures de chauffe inadaptées, de la chevelure scotchée sur vos objets, des objets distordus sur les bords, des câbles plus ou moins endommagés par les mouvements de la tête d’impression ; problème de plateau pas droit et de stabilité/solidité globale, problème de congestion de la buse d’impression ; tête d’impression qui peut donc dérailler à trois niveaux, en haut du mécanisme, au milieu, en bas. Le tout à combiner au caractère aléatoire du matériau le PLA… Comment l’utilisateur final qui réussit à 15 heures ce qu’il rate à 16 heures pourtant en cliquant sur le même bouton, pourrait-il ne serait-ce que deviner les raisons précises de tel ou tel ratage ? Il est simplement obligé de les supporter et de recommencer, n’ayant la plupart du temps aucune idée de ce qui se passe. Et nous n’évoquons ici que les problèmes conceptuels, mais nous pouvons aussi parler des problèmes plus flagrants issus d’un défaut au niveau même de la chaine de montage, comme par exemple, un mauvais montage de l’engrenage du moteur guidant la tête d’impression sur l’axe X, un mauvais calibrage des systèmes de détection de butée de la tête contre le rebord du châssis, des écrous et vis manquants, des ventilateurs montés à l’envers, des soudures approximatives ou fragiles à durée déterminée, des buses hors axe, etc… Le tout cause inéluctablement des objets distordus, pollués par des bugs, ou complètement ratés. Et ces problèmes peuvent survenir chacun à des moments différents du processus d’impression.

(g) De la course aux dollars à la fuite en avant.

MakerBot Industries est jeune et comme toute jeune entreprise en expansion, elle a commis  dans son enthousiasme plusieurs erreurs stratégiques. La première, consiste en un plan marketing viral et un packaging très efficace, qui replace l’imprimante 3D montée dans le « garage » en imprimante à utiliser « sur le bureau » : « desktop 3d printer« . Cette précision terminologique, cible très bien un marché de geeks amateurs de technologies innovantes, sensibles à l’aspect formel du produit, mais, pas forcément capables de mettre les mains dans le cambouis ou de maîtriser toute l’électronique embarquée. Ce passage du garage au bureau, est la clé du succès des ventes de cette imprimante. On note de nombreuses sorties médiatiques, des comparaisons flatteuses avec Apple, on parle de 3eme révolution industrielle etc… Ce qui a occasionné  une déferlante de commandes et l’expansion des bénéfices. Bien. Cependant, ce marché de geeks n’est pas assez « pointu », il n’est pas composé de « super power users » ni même de « hardcore makers » lesquels sont beaucoup moins nombreux, mais beaucoup plus à l’aise avec ce genre de produit car capables de l’upgrader et de l’optimiser par eux-mêmes en cas de problème.  Face à ce relatif « succès commercial », le dimensionnement des effectifs affectés au pré-montage des Makerbot Replicator 2 s’est avéré insuffisant, et, il en a logiquement résulté de nombreux montages « hâtifs » vu les cadences des commandes, de nombreuses erreurs (pièces montées à l’envers, composants mal ou pas testés, envois d’imprimantes défectueuses au déballage). Les commentaires et vidéos des nouveaux possesseurs de MakerBot Replicator 2 abattus devant les premiers échecs récurrents, et faisant état de problèmes graves à la sortie du carton d’emballage sont légion. On note pour défauts fréquents, des têtes d’impression dysfonctionnelles (buses désaxées horizontalement et/ou verticalement, thermorégulateur défectueux produisant des buses congestionnées par des particules de PLA brulé, ventilateurs frontaux montés à l’envers forcément incapables de refroidir quoi que ce soit, plaque de montage tordue, câbles ou nappes défectueux, et détecteurs de butées défectueux, écran LCD dysfonctionnel, etc…).  Ces défauts, comme par exemple le mauvais alignement / usinage de la buse ou une thermorégulation défectueuse, produisent parfois des suintements importants aux abords de l’écrou, qui pleurent sous la forme de boules de PLA plus ou moins grosses, et tombent pendant l’impression sur les dernières couches en sabotant systématiquement et irrémédiablement les objets en cours de construction. Et si vous comptez effectuer une maintenance digne de ce nom pour ce genre de problème : un conseil, mieux vaut déplacer votre imprimante dans votre garage.

Il est amusant de constater que MakerBot Industries fournit via vidéo officielle une procédure pour extraire les « blobs » formés en conséquence d’un dysfonctionnement, mais n’apporte aucune considération sur les causes.  Enfin, l’apparition d’un blob pose le problème de son retrait. Prisonnier dudit blob, le câble chargé de détecter la température de la buse est soumis, lors du retrait du blob, à de grandes tensions. En conséquence, il est souvent pris d’un problème ultérieur de faux contacts…. ce qui entraine d’ailleurs l’apparition de messages d’erreur sur l’écran LCD, et l’impossibilité pour l’imprimante de commencer à imprimer quoi que ce soit. En bref, on verra avec ironie qu’en deçà de l’impression de solidité et de fiabilité donnée par « l’emballage » du produit, et « l’emballement médiatique », la cadence de production imposée par le succès commercial a dépassé les capacités de MakerBot Industries sur le plan des processus de validation de la qualité et de la finition du produit.

(h) Maintenances à gogo.

Afin de solutionner ces divers problèmes pré-exposés, les procédures de maintenance, de calibrage,et de paramétrage sont toutes 100% manuelles et empiriques. Les maintenances officielles sont exposées via quelques vidéos sur la page Youtube de MakerBot Industries. Mais les vidéos bénéficient d’un effet de « montage » qui donnent l’illusion de la rapidité des procédures à suivre. En fait elles imposent aux usagers la patiente utilisation d’outil de vissage/dévissage précis, d’une demi-douzaine de lieux où procéder aux vérifications, de pinces, de brosses, d’aiguilles, d’huile, et de beaucoup de doigté. Certains jugent que les procédures sont « délicates », et finalement, assez longues, voire rébarbatives. Les maintenances sont en réalité OBLIGATOIRES, Makerbot Industries ne le nie pas. Mais la compagnie prétend que ces interventions sont peu fréquentes. En réalité, en fonction de la relative finition / qualité du produit, elles interviendront beaucoup plus souvent que ce que vous croyez.

(i) L’impression « à vue ».

Pour finir sur ces thème, lorsque votre Makerbot Replicator 2 rencontre une difficulté, au point de rater un objet : l’anomalie n’est jamais détectée, ni sur le plan logiciel, ni par l’imprimante elle-même, incapable de faire comme n’importe quelle imprimante 2D standard, soit s’arrêter et afficher  un message d’erreur du type « erreur bourrage » ; et donc rien n’arrête l’imprimante, laquelle, continue à extruder du PLA inutilement, dans le vide, ou en restant sur place et en formant un magnifique blob géant. Aucun capteur, aucun senseur, aucun système de comparaison et de détection en temps réel ne peut empêcher l’imprimante d’aller dans le mur et, énergiquement, de s’enfoncer dans son erreur. En conséquence de quoi, et suivant tout ce qui vient d’être dit, il ne vous suffira pas de lancer une impression de 6 heures et de vous absenter en toute confiance : il vous faudra lancer une impression de 6 heures et surtout, rester à côté de votre imprimante pour surveiller, inquiet, le bon déroulement des allers et retours de la tête d’impression.

Avec cynisme, de nombreux revendeurs d’imprimantes 3D fournissent du matériel complémentaire, comme les bobines de scotch adhésif pour que les objets collent au plateau, comme des extrudeurs alternatifs pour que le fil soit mieux tracté, ou plus simplement, des webcams wifi pour surveiller du coin de l’œil une imprimante qui d’une seconde à l’autre peut simplement dérailler.

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(j) Les techs sont sympas. Le sympathique Support Technique qui vous accompagne dans la réalisation des procédures de maintenance est est bien entendu fort aimable et prévenant, mais on aurait apprécié que MakerBot Industries mette plus de moyens dans la construction d’un produit fiable dès le départ, que dans un service d’assistance par mail, fournissant des conseils pré-formatés, pour améliorer rétroactivement un produit pour béta-testeurs perpétuels.

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4. MakerWare, un logiciel d’impression qui fait le strict minimum

Malgré tout ce qui vient d’être dit : sachez qu’en terme de béta-test, le meilleur reste à venir. La partie logicielle est au jour où nous rédigeons ce billet, reconnue pour être la moins bien achevée du produit final.

Certes téléchargeable gratuitement,MakerWare est très simple, intuitif, même efficace d’un certain point de vue, il vous permet d’importer vos fichiers d’objets 3D au format OBJ et STL, puis de positionner précisément et de redimensionner vos objets sur le plateau virtuel, puis de convertir vos fichiers en objets imprimables type X3G à copier sur la carte SD, ou de lancer l’impression à distance via câble USB. MakerBot Industries met en outre à disposition de sa base d’utilisateur un véritable catalogue de modèles en 3D supposés imprimables : Thingiverse (soit l’univers des objets).

Bien.

Mais au delà de l’impression des objets conçus par les utilisateurs / designers / infographistes sur des solutions de CAD pro et souvent payantes, vous en viendrez forcément un jour à vouloir créer le vôtre. Une poignée de porte, un pommeau de douche, un tue-mouche, une maisonnette pour les oiseaux de votre jardin, un modèle réduit d’avion du début du siècle dernier. Et c’est là que vos ennuis commencent : MakerWare n’est pas un logiciel de création d’objets en 3D, il se contente juste de convertir pour l’impression 3D un objet déjà conceptualisé ailleurs, et ce, plus ou moins bien… Vous devez donc apprendre à maîtriser des logiciels externes, et MakerBot Industries vous en recommande quelques uns de « gratuits« . Or si vous suivez les recommandations de MakerBot Industries en terme de logiciels de modélisation, autant vous le dire de suite les ennuis pré-exposés vous paraîtrons simples en comparaison.

Car ces logiciels n’exporte pas nativement des fichiers qui soient :

– 100% analysables par MakerWare

– 100% conformes une fois imprimés sur votre Replicator 2

Alors oui, certains logiciels sont gratuits, mais plutôt limités (manque de simplicité, pas ergonomiques, pas stables). D’autres logiciels recommandés, semblent plus utiles mais sont bel et bien fort payants. Ils ont un point commun, ils produisent tous des fichiers « apparemment 3D compatibles » mais… hélas, le résultat à l’impression, est loin de ressembler à l’objet conçu sur l’écran de l’ordinateur : il est raté dans bien des cas, au pire la bonne moitié du temps, pour des raisons que vous ne comprendrez pas immédiatement.

La science qui consiste à transcoder un objet 3D en fines tranches imprimables par le Replicator 2, est très délicate et demande beaucoup d’intelligence, de puissance de calcul. Car chaque objet devra être reproduit par la tête d’impression dont la trajectoire devra être sure, économique, élégante, et pertinente. Le logiciel doit d’abord cerner les contours de l’objet à imprimer, puis en déduire l’intérieur et l’extérieur. Pour l’intérieur il doit construire les alvéoles hexagonales, et le tout en traçant une et une seule ligne la plus économique et efficace possible. Cela semble simple. Seulement voilà : les logiciels qui fabriquent des objets en 3D n’ont pas forcément été conçus pour l’impression 3D a posteriori, et ne savent pas forcément s’assurer qu’il y aura bien un « intérieur » et un « extérieur » détectable, sur chaque élément de l’objet 3D, et que le tout sera intelligible par MakerWare qui en fera à la lecture un tracé dont le résultat tiendra simplement la route.

En tant que logiciel de préparation des objets préconçus, MakerWare vous permet de « prévisualiser » virtuellement sur écran le résultat de l’impression une fois concrètement produite dans la réalité réelle, selon la couleur choisie dans les réglages du logiciel. Mais gare aux surprises, cette prévisualisation ne comporte rien qui s’apparente à une analyse « physique » de l’objet (lignes de force, résistance, centre de gravité, etc…), et donc souvent, MakerWare lancera des impressions d’objets qui ne tiendront pas en place du fait de ce problème.

Explications :

(a) Défaut d’analyse.

Efficace sous certains aspects, MakerWare n’a aucun module d’analyse ; les objets que vous souhaiterez imprimer, dans la disposition que vous choisissez, ne font l’objet d’aucune détection du centre de gravité, et donc d’aucun contrôle d’équilibre, ni même, de résistance physique en fonction des caractéristiques du matériau, et enfin, de faisabilité. Le logiciel est infichu d’effectuer des recommandations automatisées au niveau du réglage réaliste de l’orientation de l’objet ou de son éventuel nécessaire fractionnement en parties disjointes à re-coller ultérieurement. Le logiciel tentera ainsi d’imprimer « aveuglément » n’importe quel fichier 3D, par exemple, un éléphant en équilibre sur sa propre queue et orienté de façon oblique par rapport à l’horizon. Un objet comporte une petite saillie sous sa base, le rendant instable : eh bien peu importe, MakerWare tente de l’imprimer selon ses paramètres « standard ». Le logiciel lancera donc une impression, même si elle est impossible et même si elle va « droit dans le mur ». Il appartient à l’utilisateur de deviner ou de supposer quelles sont les lignes de force, la résistance à la friction par rapport à la finesse des éléments, et la meilleure position garantissant l’équilibre des objets à placer sur le socle de montage.

Le système de « Raft » évoqué plus haut, est d’autant plus indispensable qu’il ne se crée souvent pas convenablement sous certains objets 3D mal analysés (et donc au bout du compte, mal imprimés). Les Rafts lacunaires (partiellement construits) sont légion. S’ils ne viennent pas d’un problème de plateau, ou d’une base d’objet qui n’est pas parfaitement tranchée de façon droite et nette lors de la conception logicielle, ils viennent de la « complexité » propre à l’objet, qui dépasse simplement MakerWare. Et, rien – bien sûr – dans MakerWare, ne permet ni dé-complexifier un objet à imprimer, ni même de produire une « découpe » nette de la base de l’objet (alors que tant d’utilisateurs expriment des problèmes de stabilité).

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Les erreurs d’analyse (procédure Slice) sont aussi légion, elles viennent la plupart du temps de l’incapacité du logiciel à cerner les faces internes des faces externes, à cerner les surfaces ouvertes et fermées. Ce problème d’un logiciel désarmé devant la complexité des modèles à imprimer vous semblera d’autant plus flagrant lorsque vous tenterez d’imprimer des figures géométriques comportant un grand nombre de facettes, de trous sur le même plan,  et de replis sinueux, en particulier les objets composés sur des logiciels  3D qui forment des géométries à base de formules mathématiques, pourtant eux-même recommandés par MakerBot Industries : Makerware tentera de les analyser mais vous constaterez que plus l’objet est complexe, plus le module d’analyse se bloque et tourne en rond, sur lui-même, indéfiniment comme piégé dans un labyrinthe dont il ne trouve pas la sortie.

Pour tous ces problèmes, le site du constructeur vous renvoie donc à une vingtaine d’applications externes, indépendantes, toutes plus complémentaires les unes que les autres, sensées « simplifier » les figures, (diminuer la quantité de facettes) ou encore les réparer, ou encore les préparer correctement pour l’impression 3D : seulement voilà, ces logiciels sont des formidables usines à gaz, certaines gratuites mais instables, certaines plus stables mais moins efficaces, certaines géniales mais n’exportant rien à moins de payer une licence qui vous coutera un bras, avec toutes pour point commun : une prise en main longue, loin d’être intuitive. Rien n’indique donc clairement, où et surtout comment précisément préparer/ réparer correctement les modèles que vous réalisez pour l’impression 3D dans la foule des fonctions des logiciels cités en référence. En se défaussant sur des solution externes hasardeuses pour la conception initiale des objets à imprimer, MakerBot Industries augmente simplement de façon considérable la quantité d’erreurs et d’essais infructueux, le ratio d’impression ratées, ratages qui pourraient être évités en intégrant des fonctions d’édition 3D basiques au moins « sûres » au sein de MakerWare.

(b) Du fil qui tombe dans le vide aux supports qui salissent l’objet.

Une majorité d’objets comportent des points d’impression qui « tombent dans le vide » c’est à dire des strates surélevées qui ne reposent sur aucune strate sous-jacente : aussi, le logiciel propose alors dans ce cas un mode d’impression « alternatif » en option, construisant des « Supports » pour les zones à risque, qui tombent dans le vide. Ce système de « support » consiste à créer des « fines barres rectilignes verticales » qui partent de la plaque translucide, et qui remontent juste sous les parties exposées au vide et dont la pente naturelle est supérieure à 45°, parties qui pourront être plus tranquillement construites si elles disposent d’un support. Cependant, plus ces « supports » sont importants lors de l’impression, plus la surface à soutenir est riche, complexe et détaillée, plus ils sont  « infernaux » à retirer une fois l’impression terminée. Retirer un de ces « supports » demande en fait un travail à la pince à découper minutieux, qui se révèle assez fastidieux et malgré tout le talent dont vous êtes capables : jamais vous n’obtiendrez un résultat aussi lisse que sans ces supports. Car le résultat de l’objet une fois débarrassé de ses supports n’est pas d’une finition et d’une qualité irréprochables : l’objet nécessiterait presque d’être poncé, adouci, ou poli rétro-activement. Et si certains tutoriels expliquent comment adoucir avec de l’acetone, le résultat produit sur des objets 3D produits avec de l’ABS (matériau plastique alternatif au PLA mais incompatible avec le Replicator 2), rien n’indique clairement comment chimiquement « adoucir » le PLA, le seul matériau toléré par la buse du Replicator 2. En effet : il appartient à l’utilisateur de deviner (et dans notre cas on dira même d’inventer carrément) les méthodes et de se procurer (cf : acheter) les outils nécessaires (s’ils existent). J’attire votre attention sur les risques du ponçage du PLA sur la santé. Le matériau est supposé biodégradable, mais n’imaginez même pas pouvoir respirer la très fine poudre produite par du ponçage de PLA sans subir de sévères atteintes pulmonaires par la suite. Si vous vous lancez dans une telle démarche, mieux vaut vous procurer un masque pressurisé avec filtres latéraux, et faites le travail dans une pièce munie d’un véritable système d’aération et d’aspiration de particules, équivalent à ce que vous trouverez par exemple dans les chambres de vaporisation et de peinture pour carrosseries de véhicules modernes. Un conseil : vu le coût d’une telle installation, profitez plutôt de la finesse d’impression de votre imprimante : imprimez au haute définition des modèles pré-découpés et pré-disposés judicieusement sur la plaque, avant de les re-coller, puis de les peindre et de les vernir.

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(c) Le maquettiste oublié. La Replicator 2 est théoriquement l’outil idéal des maquettistes. Or, certains objets complexes doivent être imprimés de façon déstructurée, pour être re-montés et ré-assemblés par collage une fois l’impression effectuée : mais rien dans le logiciel fourni n’aide l’utilisateur à préparer l’impression de maquettes. Par exemple, il est impossible de réaliser au sein du logiciel le découpage d’un objet complet en plusieurs morceaux distincts à déposer sur la plaque de montage translucide. Pour réaliser ce découpage et ce positionnement, ainsi que toutes les fonctions de vérification de l’intégrité de l’objet une fois saucissonné, de mesure des composants, et de réassemblage, l’utilisateur devra se rabattre sur un ou plusieurs logiciels d’édition 3D « externes » (souvent loin d’être gratuits comme on l’a déjà dit) qui lui imposent sans cesse d’importer-exporter les fichiers produits, avant de les tester en croisant les doigts.

(d) Un système de mesure très limité. Idem pour les mesures. Le logiciel propose certes l’affichage des mesures globales de l’objet, sur les 3 axes, dans la fenêtre d’édition de la taille de l’objet (fonction Scale). Mais rien ne permet d’évaluer exactement la distance qui sépare deux points dans l’objet lui-même. Encore une fois il faudra compter sur les solutions externes officiellement recommandées. Tout cela rend assez fastidieux et risqué le réglage des dimensions non uniformes, qui se réalise de façon rapide à la souris, mais sans aucun souci réel de la précision. Pour compliquer l’affaire, disons en plus qu’il y aura de toutes façons une différence entre les mesures identifiées sur un écran d’ordinateur et le résultat produit par l’imprimante : en fonction de la qualité de l’objet; de la stratification et de l’épaisseur des bords de l’objet (paramétrables) un demi millimètre d’écart est toujours à prévoir.

(e) Un « réparateur » d’objets 3D imprimables manquant. Enfin le logiciel ne dispose à ce jour d’aucune réparation des fichiers d’objets 3D à convertir pour l’impression. C’est à dire que le principal problème que vous rencontrerez souvent, sera que vos objets tri-dimensionnels, une fois patiemment modélisés, comportent parfois quelques simples trous, ou quelques facettes qui se chevauchent, ou qui sont orientées à l’envers. Par exemple, le moindre trou (même minuscule), au sein de l’objet 3D, pourra être à la source d’une véritable erreur d’interprétation lors de la préparation de l’impression, et dont les conséquences en sortie sont désastreuses : un plateau de construction qui descend trop vite en oubliant d’imprimer des strates, une tête d’impression qui  extrait du filament à vide, ou à l’inverse, un plateau qui ne descend pas et une tête qui extrude quand même et forme sur place un immense « blob » du plus bel effet, ou enfin, un objet comportant anomalies, décalages de strates, ou des zones de remplissage internes produites « à l’extérieur » de l’objet… MakerWare devrait logiquement proposer une détection et une réparation à la volée des anomalies de ce type avant toute analyse : mais non. Il tente de produire le gcode ou lance l’impression quand même. Et je n’évoque que le problème des trous. Le chevauchement ou l’inversion des facettes aussi, rend périlleuse toute analyse par MakerWare qui pourrait percevoir comme ouvert un objet qui semble pourtant fermé (étanche). En outre, les logiciels d’édition 3D composent des objets à partir de briques de sous-objets, afin de faciliter l’édition et la modification ; aussi les fichiers 3D issus de ces modélisations, conservent-ils en eux-mêmes ces sous-objets. Mais au final, Makerware est incapable d’analyser correctement ces sous-objets formant les « composants » d’un montage plus global. Officiellement, MakerBot Industries déclare que l’objet doit être doté selon ses termes d’une structure étanche, aux bords dotés d’une épaisseur minimum, composé d’une seule série de faces et de points de jonction. Il faut préciser que MakerWare ne sortira quelque chose de correct que dans la stricte observance de cette configuration.

La fusion des sous objets composites, la réparation de l’orientation des facettes, des facettes vides, des points de jonctions vides, des facettes se chevauchant,  bien que courantes, ne sont visiblement pas automatiquement gérées dans MakerWare. Bref, la détection et la solution de tous ces problèmes, sont à la charge de l’utilisateur, qui doit seul, slalomer entre les diverses solutions logicielles, pour trouver la cause du ratage, et la fonction le débarrassant de tel ou tel problème de modélisation 3D.

En bref : NON, tous les objets 3D NE SONT PAS en l’état adaptés pour l’impression 3D et malheureusement en ceci MakerWare, ne fournissant aucun module d’analyse physique et de réparation desdits objets, est loin d’être l’ outil abouti qu’on attendait.

5. la patience ou la fuite

Tout cela doit vous conduire à vous poser une question fondamentale : vous sentez-vous l’âme d’un « hardcore maker » heureux dans son garage, oui on non ?

Pour y répondre, essayez de vous visualiser vous-mêmes en train de passer autant de temps à attendre que l’imprimante ait fini son job, qu’à racler la table d’impression avec une spatule pour  y retirer les impressions 3D manquées, à démonter et remonter souvent la tête d’impression, à cureter la buse, à importer les pièces de rechange en payant les frais de douane, à passer plusieurs heures à retoucher les « erreurs » dans vos objets 3D au sein d’une série de logiciels 3D divers et variés qui plantent plus ou moins, à moduler et re-moduler des paramètres d’impression, via le logiciel fourni, agissant sur la vitesse, la température, la finesse d’impression… La plupart du temps, selon des hypothèses, données par l’observation des objets manqués.

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Si vous vous y voyez toujours, vous pouvez alors garder votre nouvelle imprimante 3D qui fera votre bonheur, et lire la suite.

Sinon, respirez un bon coup, prenez courage, et fuyez, renvoyez le produit, ou si ce n’est pas possible, faites en cadeau à quelqu’un de patient. Ça sera un très beau cadeau, un peu cher, mais après tout, c’est aussi un cadeau que vous vous ferez à vous-mêmes en vous épargnant les frustrations qu’implique l’utilisation de ce type de matériel tel qu’il se présente.

D. Les Solutions logicielles

1. Les logiciels recommandés qu’il aura fallu soigneusement éviter

MakerBot Industries vous a envoyé une imprimante difficile et finalement chère pour les ratages qu’elle produit ; vous vous promettez donc de ne plus débourser un rond, et vous vous rabattez sur les solutions logicielles gratuites initialement recommandées dans la FAQ du constructeur, pour modeler vos objets à imprimer. Vous êtes en 2013, et vous vous lancez dans le téléchargement et l’installation d’une pile de solutions de modélisation soit-disant adaptées, comme Meshlab, netfabb, Sketchup, OpenSCAD, mais aussi 123D Design, 3Dtin et surtout, Blender…

Trop simple ou trop complexe.

Voilà qui résume bien votre premier tour d’horizon des logiciels recommandés en 2013.

Pour détailler, vous vous souvenez avoir vu sur le net ou dans les reportages télé ces imprimantes 3D professionnelles, capables de pondre dans la poudre des objets très fins et ultra-complexes; super-détaillés, du moins aussi détaillées de la fine dentelle. Vous vous imaginez envoyer vers votre Replicator 2 des solides inspirés de formes fractales aux myriades de petits détails. Et vous cherchez avec quoi produire ces perles et franchement, vous ne trouverez rien qui vous y aidera en tant que novice, du moins rien de mieux que des logiciels dignes d’un bloc-notes de programmeur. A contrario, après avoir renoncé aux objets impossibles de vos rêves vous vous rabattez sur quelque chose de plus simple, adapté au newbie que vous êtes,  et là c’est l’excès inverse, vous vous retrouvez à devoir composer avec des ronds des cubes des triangles, comme un enfants joue avec des formes géométriques simples dans un bac à sable.

Les éditeurs ont longtemps tâtonné, hésité, peiné, à trouver le juste milieu entre d’un côté le produit hyper-complexe et rebutant, et de l’autre le produit super simple mais tellement limité que l’on tombe dans l’excès inverse, le logiciel bridé, s’appuyant sur des briques pré-formatées, ne permettant qu’une créativité et une originalité très limitée.

Passons donc en revue les solutions qui à l’époque, tapaient à l’œil, qui attiraient, et finalement, ne servaient strictement à rien d’autre qu’à expérimenter un peu plus la notion de ratage, de perte de temps.

* OpenSCAD

Pour vous donner une idée de la façon dont MakerBot Industries a pu historiquement en 2013 orienter et guider dans le mur ses nouveaux utilisateurs bien novices dans la conception d’objet 3D, commençons par présenter le logiciel gratuit présent en bonne place dans la liste des outils de conception au sein de la FAQ de MakerBot : OpenSCAD.

En 2013 vous vous imaginez peut-être avoir atteint un niveau d’évolution logicielle, où sur une machine devenue aussi puissante qu’un super-ordinateur d’antan, vous pourriez dessiner au moins à la souris et graphiquement, l’objet de vos désirs par exemple, un bloqueur de porte.

Et grâce à OpenSCAD on a atteint l’apogée de la simplicité : en fait, on culmine au top du conceptuel, même : pour dessiner, il faut écrire, et écrire en langage de programmation, dans un éditeur digne de ce qu’on donne au programmeur qui doit pondre du code en JavaScript, rien de moins que ceci :

door_stopper_simple ();

// To use it, uncomment

// door_stopper_simple ();

module door_stopper_simple ()

{

height = 20  ;

length = 125 ;

width= 40 ;

half_width  = width / 2;

borders = 10; // 1 cm on each side

top_cube_length = length – 4 * borders;

top_cube_width  = width – 2 * borders;

top_cube_height = height ;  // make it big enough

top_z = height/2 + 4 ; // adjust manually 😉

tip_cut_pos = length/2 – 0.5;

difference() {

translate ([-length/2.0, 0, 0]) {

polyhedron (

points = [[0, -half_width, height], [0, half_width, height], [0, half_width, 0], [0, -half_width, 0], [length, -half_width, 0], [length, half_width, 0]],            triangles = [[0,3,2], [0,2,1], [3,0,4], [1,2,5], [0,5,4], [0,1,5],  [5,2,4], [4,2,3], ]);

}

// top inset

translate ([-1 * borders, 0, top_z]) {

# cube ([top_cube_length,

top_cube_width,

top_cube_height],

center=true) ;

}

// cut of the tip a bit

translate ([tip_cut_pos, 0, 0]) {

# cube ([20,

width + 1,

height],

center=true) ;

}

}

}

Notez le mot « simple » à côté de l’objet et le « adjust manually » suivi d’un smiley.

Alors vous vous dites : non c’est pas vrai, il doit y avoir une erreur . Vous vous souvenez de Persistence of Vision dans les années 1990, le tout premier RayTracer grand public tournant pitoyablement, pixel par pixel, sur un i486 DX2 50MHz  avec un langage de script similaire. Vous cherchez un éditeur graphique pour OpenSCAD. Mais non, vous ne trouvez rien, car on est en 2013 les gars, on est dans le néo-futur. Bref, comme en 1995 mais en moins bien, et surtout, dans un style encore moins user friendly. Sans rire, une fois que vous avez enfin compris et maitrisé OpenSCAD, à quoi pourrait-il bien vous servir si ce n’est à utiliser des algorithmes aux fonctions récursives pour pondre des objets aux « formes fractales », par exemple ?

Et encore une fois, la grosse question, c’est votre imprimante sera-t-elle de toutes façons capable de pondre ces objets bizarres, sans lamentablement échouer devant leur finesse abyssale, ou leur complexité ? Au niveau de MakerWare le risque est de rester coincé pendant l’analyse sans fin des formes trop complexes. Ou alors, le risque se situe au niveau de l’impression qui – au lieu de pondre quelque chose de précis et de très carré, s’embrouille et échoue dans le filament brouillon et inesthétique. Autant vous le dire tout de suite, quand bien même vous réussiriez à pondre un joli cube basé sur la forme de Mandelbrot sur votre écran d’ordi avec OpenSCAD : votre imprimante bousillera à l’arrivée ces objets comme on jette une perle à un cochon rose.

* 3Dtin

Après avoir essayé OpenSCAD, n’importe quel interface vous semblerait bonne. Même celle de 3Dtin, dans la liste des applications suggérées alors. Car dans le genre simple, à utiliser et même à installer, 3Dtin fut l’anti-thèse d’OpenSCAD, avec une prise en mains et une courbe d’apprentissage quasi instantanée. Il se lançait dans la fenêtre de votre navigateur, doté d’une extension WebGL à installer et gratuite ;  et il est basé sur la customisation de modèles préfabriqués à importer par glisser-déplacer dans l’espace de travail principale. Cela nécessite donc une connexion active, et donc, un compte 3Dtin en ligne. On ne peut faire plus léger, mais pour le coup, l’ensemble nous apparaît comme pauvre.

Que cela soit dit : 3Dtin fut conceptuellement fait pour les débutants parmi les novices. Il a adopté et a assumé son concept : l’ultra-simplicité, via une logique de préfabriqué. Quelques fonctions sympas le rende utilisable par des enfants de moins de 7 ans, le fait de dessiner avec des cubes et de produire des formes à base de cubes, de sphères, donne au résultat une touche infantile et basique. Alors certes on peut complexifier légèrement les objets de base, en jouant sur les fonctions booléennes, et à force de grouper ces résultats de fonctions booléennes, on finirait par produire un résultat pas trop basique quand même.

En tout cas,  le revers de la médaille de cette simplicité est qui si l’on parvient à en faire rapidement quelque chose, c’est au prix de l’aspect esthétique, car le rendu général et l’expérience utilisateur font plus « simplet » que « simple ».

3Dtin optait pour une philosophie de la boite de dialogue atrocement anti-ergonomique. Par exemple, on ne pouvait pas dessiner correctement et directement une forme en 2D sur le plan de travail avant de l’extruder, il faut passer par une boite de dialogue relativement maladroite ; même logique de boite de dialogue pour les opérations (booléenne) : ces opérations sont bienvenues, mais si l’usage en est simple, il en devenait  finalement très poussif, une fois rapporté à la logique des boites de dialogue déconnectées du plan de travail en 3D ; donc l’application en ligne « marchait », certes sans planter ou sans qu’on s’acharne à chercher la façon de la faire fonctionner. Mais sincèrement, elle ne permettait pas de dessiner des faces sur les faces, ni d’éditer précisément les meshes (maillages) et les sculpter de façon intuitive… On pouvait oublier les grandes voltiges de l’infographie en fait, hormis des designs à la Minecraft, peut-être. La stabilité et la simplicité de l’ensemble sont des points forts, certes, mais afin de les produire, l’application s’appuiyait entièrement sur une logique très peu souple et pas précise pour deux sous.

La question qu’on se pose, c’est, pourquoi avoir mis en avant 3Dtin, et pas son clone  : Tinkercad  qui s’en sortaitdéjà  beaucoup mieux à l’époque que 3Dtin, et se révélait même plus intuitif à l’usage…. Attention, TinkerCAD adopte exactement la même philosophie que 3Dtin, mais au moins, il a pour lui de ne pas avoir adopté une philosophie de la boite de dialogue complètement hors contexte et reste autant que faire ce peut axé sur une logique « visuelle » et pas « paramétrique ».

Alors pour résumer, il fallait éviter ce soft qui pourrissait encore d’avantage les risques de déception de l’imprimante à l’usage ; l’effort de programmation de 3Dtin fut louable, l’application a plu peut-être aux enfants, mais : qui a offert pour Noël un Réplicator 2 d’une valeur de 2000$USD à un gosse de moins de 7 ans au juste ?

* netfabb basic

Présenté par MBI comme une solution quasi indispensable pour détecter les problèmes, et réparer correctement les objets avant leur impression 3D, ce logiciel (depuis racheté par Autodesk) fut juste moche, anti-intuitif, et surtout, inutile dans sa version « gratuite » c’est à dire « basique », car s’il détectait bien un certain nombre de soucis, et s’il prétendait pouvoir les réparer, il exigeait simplement le paiement d’une licence au prix outrancier pour exporter quoi que ce soit d’exploitable et qu’on pourrait donc « juste tester au moins une fois ». D’autant plus que d’autres logiciels faisaient exactement la même chose et étaient gratuits. En matière de test, il est en effet hors de question, de débourser quoi que ce soit avant d’avoir pu expérimenter un résultat à exporter. Seulement voilà : c’était juste impossible ; netfabb basic n’exportait que du fichier bon à mouliner dans netfabb basic.

netfabb

C’était simple : le bridage du soft était juste stupide. Si seulement ce logiciel avait daigné exporter un nombre d’objet limité, par exemple 15 objets au terme desquels il se serait bloqué, on aurait au moins le temps de « tester » ses capacités. Mais non : pour exporter un objet réparé, il fallait « payer d’abord ».

Et si seulement ce logiciel avait permis par exemple, de tout faire, de modéliser, au moins, mais non, il ne permettait même pas ça. Même chose pour le découpage des objets selon un plan de coupe : très, très pratique pour stabiliser un objet sur une plaque de construction en acrylique : il fallait payer la licence, au prix outrancier.

Quand on savait qu’on pouvait faire la même chose avec du gratuit on en avait la mâchoire qui tombait.

Et donc non jamais on ne pouvait tester vraiment si l’exportation du fichier produite par ce logiciel était véritablement « digeste » par MakerWare… On avait beau tourner l’interface dans tous les sens, ce logiciel gratuit était inutile et son mode de bridage trop strict ne donnait même pas envie payer la licence. MakerBot Industries le mit donc en tête de liste des incontournables, et, en tant qu’utilisateur reconnu pour sa patience et sa bienveillance, croyez que j’ai vite senti une extraordinaire moutarde me monter au nez lors de l’utilisation de la ridicule « démo » de nettfabb basic qui m’aura été recommandée, et que j’ai placé en tête de liste des plus mauvaises idées du fabricant.

* Meshlab

Meshlab a longtemps été un logiciel au rendement contrasté. Son nom est évocateur (laboratoire des meshes, à savoir, des maillages, ou autrement dit, des triangles formant un objet tridimensionnel à base de polygones). Si plus récemment, le logiciel s’est mélioré (à partir de 2016), pendant des années, Meshlab a longtemps été tout autant apprécié que détesté, d’un côté pour ses fonction d’importation et d’affichage, de l’autre pour ses ses fonctions de traitement d’objets avancées.

Pourquoi l’aimer ? Il est gratuit et il a pour lui une excellente capacité d’import/export multi-formats. Il affiche très bien les objets qu’ils soient sous forme de meshes, fil de fer, ou nuage de points. Il visualise sans difficulté n’importe quel fichier 3D sous tous les angles. Si vous capturez des objets avec l’aide d’un scanner par exemple, il ne faillira pas et visualisera des millions de meshes. Il vous permettra de récupérer des fichiers aux formats exotiques que d’autres éditeurs ignorent. Et rien que pour cela il est très utile.

Mais sorti de là, et pendant des années, le reste du traitement des facettes fut un enfer. On a simplement détesté le Meshlab de 2013, en rentrant plus en profondeur au sein de son interface atroce et à proprement parler indigne du minimum vital en terme d’ergonomie et de simplification. Les filtres de  traitement des maillages, étaient certes décrits dans des fenêtres explicatives, mais leur description relevait plus de la pompeuse référence aux équations mathématiques sur lesquelles ils s’appuient. Donc à moins d’être spécialiste dans les équations mathématiques appliqués aux domaines tri-dimensionnels, et à moins de comprendre les subtilités de tel ou tel facteur ou paramètre… ces boites de dialogue de filtres, nous ont semblé tout simplement incompréhensibles et leur exploitation est réalisée dans une relative incertitude.

En explorant ces filtres avec plus d’attention, on en avait trouvé qui effectuaient des réparations d’objets 3D, des réorientations des facettes, certains se chargeaient de rendre la quantité de facettes moins importante. Et vu que MakerWare avait besoin d’aide lors de la digestion de certains fichiers, ont a tenté de traiter les maillages avec Meshlab… Pour arriver à des résultats médiocres dans le meilleur des cas, inexploitables ou ratés le plus souvent.

Parmi les filtres proposés, certains avaient attiré notre attention :

– filter / Normals, curvature & orientation / reorient all faces coherently : cette commande est explicite, elle essaie de donner un peu de cohérence à l’orientation des faces.

– filter / remeshing simplification & reconstruction : surface reconstruction : VCG. Souvent les objets que vous chargez sont constitués de « sous-objets » distincts appelés « layers ». Impossible pour MakerWare de les analyser sans produire des erreurs d’interprétation, donc il faut « reconstruire » toute la surface de l’objet final. L’algorithme proposé ici reconstruisait donc la surface de l’objet composé en tournant autour de toutes ses sous-parties, et en tenant compte de tous les sous-objets qui le constituent. Une fois la fusion des sous-objets effectuée, le résultat est créé sous la forme d’un layer unique, et vous pouvez vous débarrasser du ou des « layers » (sous-objets) devenus inutiles.

– filter / layer & attribute management / flatten visible layers : autre fonction (alternative) vous permettant d’aplatir plusieurs sous-objets (layers) distincts, pour obtenir au final un et un seul layer. Résout très souvent les problèmes d’impression des objets « composites ».

– filter / remeshing simplification & reconstruction / quadric edge collapse decimation : cet algorithme « simplifiait » vos figures en diminuant drastiquement la quantité de meshes à utiliser sans toutefois trop altérer leur forme. Bien entendu plus vous abaissez la quantité de meshes plus vos objets lisses et arrondis, risquent de se voir transformés en objets dont les angles sont plus saillants. Mais la contrepartie, c’est la relative rapidité de traitement qui suit puisque la quantité de donnée à brasser est moindre, un risque de plantage dus aux débordements de mémoire abaissé.

– filter / selection / delete selected faces & vertices : cette fonction vous permet de vous débarrasser des faces et des points de l’objet que vous aurez préalablement sélectionné de par leur caractère indésirable.

– filter / cleaning & repairing / select self-intersecting faces : va donc sélectionner toutes les faces de l’objet se chevauchant mutuellement et étant donc potentiellement indésirables.

– filter / remeshing simplification & reconstruction / close holes : à ne pas confondre avec le bouton « fill holes », à l’époque de notre test, totalement instable, et pas en mesure de se situer sur un mode d’action type traitement par lot. Comme son nom l’indique, cette fonction va chasser les petits trous et les remplir automatiquement en une seule passe. Attention, seuls les petits trous sont concernés vous aurez beau augmenter la valeur threshold, ça ne marchera pas mieux. Pour vous en débarrasser définitivement, il faudra finaliser le travail avec un logiciel complémentaire. Donc il s’agit là d’une fonction qui finalement ne résout le problème qu’à moitié.

Il y avait des centaines de filtres dans Meshlab 2013, inutile de tous les détailler ici, d’autant plus que le logiciel a bien changé depuis, et bien des filtres ne nous ont pas été utiles, comme par exemple, les filtres nous  permettant de « coloriser » les objets.

Donc résumons : si on surmontait l’aspect rebutant de l’interface, pour utiliser les filtres et la gestion des layers, la réparation des objets était de très mauvaise facture, elle était incomplète ou pas fiable ; si elle ne faisait pas tout planter, il restait de nombreuses anomalies ici ou là à rectifier avec des utilitaires présentés ci-après. En outre il fallait abandonner tout espoir de modélisation à partir des primitives du logiciel ! L’organisation du menu, et les fonctions d’édition, étaient tout simplement inexploitables, d’un autre âge, et faits par un cerveau… comment dire… très au fait des algorithmes complexes et des mathématiques appliquées, mais ignorant complètement la notion d’ergonomie. Et je ne parlerai pas de la pitoyable stabilité du logiciel : en 2013 la version testée plantait très, trop régulièrement, en utilisant certains filtres même sur des objets simples de quelques facettes seulement. Donc, on a utilisé Meshlab 2013 pour importer, exporter, visualiser, et pour le reste, dès qu’on parvenait à effectuer la moindre modification sans faire planter l’application, il fallait sauvegarder le résultat immédiatement.

En conclusion, j’aurais très bien pu placer Meshlab dans la liste des logiciels utiles, mais la prétention du logiciel à traiter les polygones, et finalement, la pathétique manie qu’il aura eu de planter dans ses opérations mathématiques présentées et listées de façon très pompeuse, m’ont poussé à le mettre poliment en retrait.

* Google Sketchup

Je sais que je vais probablement m’attirer critiques et controverses et j’ai longtemps hésité avant de mettre Sketchup dans la liste des softs à éviter. Je vais donc détailler mes raisons.

Google Sketchup a beaucoup de qualités, j’adore son mode push-pull sur les faces. On peut d’ailleurs avec bien de la patience faire des très jolies choses en push/pull. Vous souhaitez imprimer votre futur pavillon et jouir de votre futur statut de propriétaire ? Lancez Sketchup, il est génial. Mais, au delà de la conception de bâtiments très basiques, relativement carrés, cubiques, bons à positionner sur « google maps » ou « google earth », au delà de maisons, maisonnettes, immeubles, ou abris pour les oiseaux de votre jardin, oubliez le.

Ce logiciel a une version gratuite, certes, il est même très simple, mais primo ses fonction d’exportation sont de plus en plus limitées, et secundo, il est trop orienté sur un type de modélisation « architecture », et pas assez polyvalent : oubliez-le pour les bas-reliefs, les visages de personnages, ou par exemple, pour la conception de formes plus « design » ; abandonnez l’idée de modeler une tête de créature à positionner sur un buste élégant. Si l’on veut aller un tant soit peu plus loin dans la sculpture, il devient bien trop basique et limité, et je dirais même atrocement lourd.

Et en réalité, l’impression 3D vous incitera à sortir tôt ou tard à sortir du cadre de la ponte de petites maisons.

En outre, l’interface, m’a semblé juste vieille, pas forcément précise ou ergonomique. On ne peut d’ailleurs finalement rendre plus riche les mondes produits sous cette interface qu’en important et en chargeant en ligne des composants préfabriqués par d’autres (on le suppose, sous d’autres interfaces et d’autres logiciels plus performants). Et pour moi, permettre le téléchargement du préfabriqué, c’est juste le signe que l’interface elle-même ne facilite en rien la création et le développement de ce qui est préfabriqué : c’est la preuve qu’elle n’est pas efficace et qu’elle doit s’appuyer sur des ressources externes.

Et donc pourquoi j’ai mis ce logiciel pourtant sympa dans cette liste, parce qu’après avoir pris le temps d’en maîtriser les fondements vous vous surprenez à devoir y rentrer et en sortir sans arrêt pour aller chercher ailleurs une ergonomie et des fonctions qu’il n’a pas.

2. Les logiciels gratuits plus utiles pour éditer vos objets.

On va donc décrire ici les seuls logiciels qui m’ont semblé vraiment utiles pour la conception d’objets 3D imprimables ; et à l’époque, en tout cas, MakerBot a visiblement fait l’impasse sur la moitié d’entre eux, et même sur un logiciel pourtant gratuit et conçu en partenariat avec Autodesk…

* Autodesk 123D design (version hors ligne « desktop »), aujourd’hui Tinkercad

123D Design a été longtemps le « grand frère » de TinkerCAD et le  « petit frère » d’Inventor Fusion, depuis devenu Fusion 360. Il a longtemps été considéré comme un bon « compromis » entre les deux, et en 2013 il tenait très bien cette position.

Et depuis sa version 1.4.51, soit la version hors-ligne (Desktop), exécutable, de 123D design, le logiciel était même devenu « utilisable ». Je parle bien de la version Desktop et pas de la version Online, qui elle a été et restera dans nos mémoires une regrettable erreur de programmation, qui fonctionnait dans le navigateur internet (à l’instar de 3Dtin ou de TinkerCAD) mais d’une façon tellement poussive, si limitée et si instable, qu’elle a été abandonnée par Autodesk… Donc la version hors ligne (Desktop) offre donc plus de stabilité et un niveau d’utilité à peu près significatif sans être cependant en mesure d’égaler la précision et la richesse des interfaces de conception paramétriques plus professionnelles.

La prise en mains avec la souris était assez correcte, le clic gauche sélectionnait des faces ou des segments, le clic droit ne fait pas apparaître de menu contextuel, mais des boutons contextuels apparaissent automatiquement et leur comportement est similaire aux fonctions basiques que proposait à l’époque Inventor Fusion. L’interface détecte et sélectionne facilement les plans de travail, dispose de fonctions d’import export correctes, ainsi que des fonctions de coupe de solides fonctionnelles. Bref : 123D Design faisait ce qu’il était supposé faire, correctement, après tout, c’est déjà bien comme ça.

N’étant pas parfait, 123D design s’appuiyait lui aussi sur du préfabriqué à glisser-déplacer sur le plan de travail principal. On se servait donc d’123D Design Desktop pour une modélisation de premier niveau, un premier jet rapide, sans en attendre des miracles, mais en pouvant se satisfaire d’une interface efficace si on lui pardonne son peu de richesse et ses fonctionnalités très réduites comparativement à d’autres logiciels ayant la même ambition. Enfin,  il fut activement développé et stabilisé pour diminuer les plantages dont il aura souffert encore parfois aux entournures, surtout lors des opérations nécessitant des transferts de données sur les serveurs d’Autodesk, soit les opérations de sauvegarde ou de consultations des modules préfabriqués.

* Autodesk Inventor Fusion

Notez que ce logiciel est depuis introuvable, et pour cause, Autodesk l’a complètement abandonné, il n’en reste pas moins qu’il était parmis les logiciels les plus en mesure de vous aider avec votre imprimante 3D à l’époque de sa sortie.

Inventor Fusion disposait d’ailleurs d’un système d’extrusion très similaire au push/pull de Sketchup. Mais au delà, il était doté de bien plus de fonctions et d’outils sympas pour la conception que Sketchup et l’aspect moderne de l’interface fait qu’on a sous la main tout ce qu’on veut au moment où on en a besoin. On pouvait donc balancer sans complexe Sketchup et 123D Design une fois qu’on avait installé Inventor Fusion puisque ce package rassemblait tout ce que ces deux logiciels faisaient de mieux tout en vous épargnant leurs défauts respectifs.

Inventor Fusion avaient en plus un petit côté « aide à la conception mécanique » qui est bien plus utile que dessiner des murs des portes et des toits ad nauseam dans Sketchup.

Si vous ne quittiez pas Inventor Fusion, vous pouviez jouir des fonctions de « plan de coupe » qui permettaient de créer des bases d’objet très stables. Enfin les capacités d’import au format STL étaient bien au rendez-vous et j’en avais donc fait l’outil de choix pour toute modélisation utilitaire, mécanique. Je l’avais recommandé aux nouveaux utilisateurs en les invitant à fonctionner avec comme sous Sketchup, soit de partir d’un dessin sur un plan en 2D puis d’effectuer les extrusions nécessaires. Une fois la chose faite, n’importe quelle arête pouvait être éditée, retravaillée, et bénéficier de toutes sortes d’effets, n’importe quelle face pouvait être retravaillée et complexifiée sans limite.

Trois petit bémols quand même. L’interface était jolie, mais elle était lourde. Il y avait quelques lenteurs ici ou là, rien de comparable à ce qu’on a vécu avec 123D design online, mais tout ralentissait assez vite, en fonction de la quantité d’objets modélisés. Il ne fallait surtout pas hésiter à utiliser les fonctions de propagation des formes pour accélérer les choses quand l’objet devenait plus riche. Aussi, niveau capacités, on dénotait une limite sur les meshes. Inventor Fusion importait des « maillages » (appelés Meshes), c’est à dire des fichiers 3D faits en dehors de lui, mais n’éditait pas les polygones de ces maillages. Pour éditer des polygones il faudra plutôt se rabattre sur les logiciels cités ci-après dédiés à la sculpture des Meshes.

Autre chose, les exportations en format STL par défaut produisaient des fichiers avec une quantité de meshes assez basse, trop basse même. C’est à dire que la quantité de polygones est assez restreinte et que l’on perçoit à l’impression les « facettes » qui n’apparaissaient pas sur l’écran de conception. Il fallait donc parfois se rabattre sur les logiciels cités ci-après pour augmenter la quantité de facettes et les réorganiser de sorte qu’à l’impression on imprime des surfaces plus douces et pas des « segments » trop visibles.

* DesignSpark Mechanical

C’est simple : comme Autodesk ne plus propose plus Inventor Fusion en libre téléchargement, ne pleurez pas, rabattez vous copieusement sur ce petit frère d’Inventor 100% gratuit, qui reprend de façon éhontée tous les concepts de son interface et y apporte même une petite touche personnelle de simplicité ici ou là – fort bienvenue. La précision et le caractère intuitif de Mechanical, n’a rien à envier à Inventor Fusion. Il semble même un poil « plus rapide », probablement en raison de son interface un peu moins « eye candy ».

L’intérêt de ce soft est qu’il est terriblement efficace, et surtout, sa prise en main est royale. Si vous souhaitez réaliser rapidement des châssis pour ensembles électroniques (boitiers d’ordis, pour panneaux de contrôles ou pour interfaces à base d’arduino), il est tout aussi excellent que le produit d’Autodesk. Il dispose en outre de capacités d’importation de fichiers préfabriqués (en ceci il cède à une mode que je n’apprécie pas trop, mais pour le coup, vu que les fonctions d’édition sont là, on pardonne à l’éditeur ce petit défaut). Histoire d’abandonner définitivement Sketchup pour migrer vers une solution bien plus ergonomique, DesignSpark Mechanical importe & exporte parfaitement vos modèles péniblement conçus sous Sketchup, chose qu’Inventor Fusion ne faisait même pas nativement.

Télécharger : ici.

Points négatifs : comparativement à Inventor, et aux autres fonctions internes du logiciel, la gestion des plans de coupe, et des plans tout court, était gérée de façon très peu évidente et / ou plutôt limitée. Et en ce qui concerne les maillages / Meshes, c’est simple, DesignSpark Mechanical comporte exactement les mêmes limitations que son modèle, il les importe, mais n’en fera rien de particulier.

* Autodesk MeshMixer

Ce logiciel gratuit monte en puissance, et forme un complément quasi indispensable aux précédents en ceci qu’il s’oriente délibérément sur une modélisation de type plus organique et moins mécanique : car pour personnaliser vos objets il faut parfois leur rajouter quelque chose comme des bras, jambes, têtes, etc… Aussi Inventor Fusion ne gérait pas convenablement les maillages (ou autrement dit les Meshes) ; Meshmixer va se charger de ces problèmes.

Télécharger MeshMixer ici.

Longtemps resté en version béta peu stable, MeshMixer sort depuis peu sous des moutures plus abouties et plus fiables à l’usage : il forme maintenant une association redoutablement efficace en conjonction avec les autres produits Autodesk ou Mechanical. Il importe / exporte les fichiers . STL, effectue des mesures précises des objets, permet les plans de coupe sur les maillages, est doté de tous les outils pour moduler, complexifier, ou simplifier, adoucir, durcir ces maillages, et enfin effectue une sommaire réparation des surfaces travaillées. Il permet donc de tailler directement sur la surface des objets primitifs simples et leur donner un aspect résolument organique. L’intérêt de ce logiciel est qu’il est gratuit, et qu’il combine les « maillages » les uns avec les autres, tout en s’assurant que l’objet ainsi recomposé est bien étanche, bref : il effectue un traitement préparatoire pour rendre vos modélisations compatibles avec l’impression 3D en général.

MeshMixer est très prometteur, il bénéficie sur sa dernière version de fonctions d’exportation vers votre imprimante 3D favorite, avec une fonction d’analyse et de réparation des meshes très efficace. Que demander de plus ?

Je vous invite en outre à l’utiliser pour adoucir les angles des fichiers STL pondus par Fusion, puisqu’il comporte des fonctions d’édition très pratiques en ce sens.

* Blender

Ce logiciel fait partie des programmes présents dans la FAQ de MakerBot Industries. Et en mettant Blender sur la table, on peut dire que le fabricant joue la sécurité. Car si vous souhaitez utiliser un outil qui vous sert à tout et à n’importe quoi dans le monde de la 3d de la vidéo, du jeu et en gros dans l’univers de l’informatique, Blender fera l’affaire.

Télécharger ici.

Blender est un couteau suisse incroyable. Ultra puissant, ultra fiable, très stable, compact, et si polyvalent, que vous pouvez faire bien plus qu’éditer des objets 3D avec (ses compétences s’étendent jusqu’à l’animation, le compositing vidéo, et même la conception de jeux vidéos ! ). Rien que le fait d’avoir pu fourrer toutes ces fonctions dans une seule interface et ce selon un code informatique dont la « compacité » est incroyable, relève d’un exploit de programmation total et indépassé.

Blender dispose d’un système de « modifiers » qui vous permet toutes sortes d’opérations puissantes et aux résultats fascinants sur la surface de vos modèles et objets 3D. J’attire votre attention sur les fonctions booléennes avancées intégrées dans ses « modifiers » qui vous seront très utiles par exemple pour créer des intersections et différences entre des objets. En outre, sur des surfaces solides où le nombre des facettes a été multiplié, son mode sculpt intégré vous permet d’incurver ou de rehausser à la souris, des régions entières et de leur donner un aspect plus naturel.

Inutile de tout détailler ici sans y prendre des heures : disons que maitriser Blender est de toutes façons un passage obligé pour tout ceux qui aiment l’infographie, la vidéo, la 3D, et la gratuité. En recommandant Blender, MakerBot Industries est sûr que l’utilisateur y trouvera son compte, mais attention cependant, on est en face d’une usine à gaz, et vous avez là un outil dont le revers de la médaille est justement sa propre polyvalence. Contrairement aux applications précédentes, l’interface de Blender est certes assez stable, mais malgré tous les efforts qu’on pourra y faire, restera trufffée de centaines de fonctions… pas forcément utiles. Les fonctions d’animation et de compositing par exemple, surchargent l’écran de travail ici ou là. Et l’interface en est donc plus « fournie » et donc moins intuitive aussi.

En conséquence : explorer Blender est certes très intéressant, mais attention à bien cibler ce que vous voulez faire, car vous pourriez vite vous perdre complètement dans sa myriade de possibilités.

3. Préparer et réparer vos objets.

Premièrement, il faut convenir que seuls les logiciels comme Inventor, Mechanical, Meshmixer, vous permettront de concevoir des objets bien étanches, fermés, « faisables », et répondant aux critères de l’impression 3D par strates. S’aventurer sur d’autres solutions, vous conduira à considérer comme obligatoires l’utilisation d’un logiciel de réparation automatisée des modèles.

Car MakerWare dépend énormément de l’aspect simplifié (pas trop de facettes), étanche (clos), et suffisamment épais (pas de bords sans aucune épaisseur) d’un objet 3D. Aussi l’orientation cohérente des facettes comme l’absence radicale de trous sur la surface, l’épaississement des cloisons sans largeur, le positionnement de l’objet sur le plateau, forment des impératifs incontournables avant toute impression 3D. Cependant, on a jeté netfabb basic aux oubliettes, alors il faut déterminer tout de suite quel logiciel gratuit pourra remplir la tâche de nettoyage et de préparation à sa place.

* Autodesk 3D Meshmixer

Après avoir testé Inventor Fusion, et MeshMixer, reconnaissons qu’Autodesk (producteur de maya et de 3D studio) est sans contestation un sérieux et très célèbre éditeur de solutions logicielles nécessitant la modélisation 3D et dont la vaste gamme couvre des domaines répondant tant aux besoins industriels (CAD, CAO, etc…), qu’aux besoins de l’industrie vidéo ludique. Et en ce qui concerne l’impression 3D, un partenariat avec MakerBot Industries s’est récemment établi au sein de Meshmixer.

Cette application gratuite qu’est Meshmixer a cette fonction essentielle, qui manque cruellement à MakerWare au point qu’on se demande pourquoi ou comment MakerBot Industries n’avait simplement pas en 2013 inclut ce logiciel dans son package téléchargeable ou plus explicitement référencé ce logiciel sur l’espace de téléchargement dans son site.

En thérorie, Meshmixer  :

– Éradique les trous et les creux en un clic.

– Aide à réorienter de façon optimale l’objet et diminue la nécessité d’un support.

– Donne les dimensions exactes de l’objet

– Épaissit les parties trop fines de votre objet (ces parties n’étant jamais imprimées correctement).

– Répare les objets in-imprimables en redéfinissant leur géométrie.

– Prévisualise le résultat avant impression, même avec les « supports » si nécessaire.

– Calcule le temps d’impression nécessaire avec des paramètres standard et les dimensions actuelles.

– lance MakerWare et dispose automatiquement l’objet réparé sur la plaque une fois le traitement effectué.

Attention : en pratique(…), et comme pour bien des applications gratuites récemment pondues par cet éditeur, celle-ci peut planter facilement. La plupart de ces plantages sont dus à des problèmes de dépassement mémoire, où les algorithmes complexes se retrouvent en proie à des calculs récursifs si profonds que la mémoire système vient à manquer et le programme crashe.

Sachez que des objets tridimensionnels à base de polygones sont souvent extrêmement gourmands en mémoire et les calculs nécessaires à leur traitement proportionnels à leur définition. On a pu noter en moyenne qu’un objet 3D constitué de plus d’un million de facettes était « trop lourd » et qu’en cas de trop forte « complexité » du modèle, les filtres de Meshlab, les fonctions de MeshMixer, plantent d’autant plus.

Les plantages diminuent (sans être pourtant absents) sur des objets plus simples, par exemple ne comportant plus plus de 50.000 facettes. Donc à moins d’avoir une quantité de mémoire vive anormalement élevée et des capacités de calcul surpuissantes sous le pied : simplifiez vos modèles le plus possible.

Merci pour votre lecture.

La suite ?

La suite sera constitué de quelques conseils pour tous ceux et toutes celles qui ont tenu bon et se sont accrochés sur le thème de l’impression 3D !

A bientôt !

Maxime