Imprimante 3D à résine et catalyseur UV

La stéréo-lithographie, qui jusqu'alors était au service des grands industriels évolue grâce aux avancées de la recherche sur les polymères. La démocratisation de ces technologies, rend de plus en plus accessible l'utilisation de celle-ci, y compris au commun des mortels tels que nous autres, particuliers, artistes ou passionnés.

Certains groupes de recherches universitaires ou encore de passionnés, dans le monde se penchent sérieusement sur le sujet, et des résultats commencent à poindre à l'horizon.

Le principe, la réticulation de monomère utilisant un photo-initiateur sensible au spectre UV, en clair le durcissement de résine en la soumettant à un rayonnement d'UV.

Aujourd'hui deux méthodes émergent du lot:

- Rayonnement au travers d'un vidéo-projecteur type DLP.
- Utilisation d'un rayon laser UV.

Un objet 3D modélisé sur ordinateur, sera projeté tranche par tranche sur un bac de résine sensibilisée aux UV.

Chaque tranche solidifiée s'empilera sur la précédente, ce qui permettra de reconstituer l'ensemble de la modélisation.

Chacune apporte ses avantages et ses inconvénients.

Je tenterais d'expérimenter les deux méthodes, avec les moyens du bord, lentement mais surement.

Ce sujet, fait l'objet de nombreuses expérimentations afin d'obtenir un résultat optimal tout en tachant de restreindre les coûts au minimum. Notamment le coup du consommable, c'est à dire la résine et son photo-initiateur.

Ce projet nécessitera d'aborder des matières telles que la chimie, l'électronique, la programmation, et enfin la modélisation 3D, le tout saupoudré de système D et d'à peu près.

L'expérience est passionnante, un vieux rêve devient réalisable, et faire parti des pionniers est assez enivrant.

Je tiens à remercier la société Seabase France, pour s'être prêtée au jeu, en fournissant une quantité d'échantillons suffisante pour me permettre de mettre en pratique les tests de photo-initiateur.

Sun cure UVC 2000.















L'expérience qui suit n'est pas de moi, j'ai regroupé et monté des vidéos de test d'une université, afin de donner un aperçu de ce dont je parle.

DÉBUT DES ESSAIS

Les essais débutent, à l'aide d'un projecteur DLP, équipé d'une lampe Xénon 55W boostée à 70W, et dont le principal filtre anti-UV est enlevé.

Avec l'aide de quelques amis sur internet, nous partageons nos essais respectifs sur un forum et tentons tant bien que mal d'évoluer dans ce monde qui nous était parfaitement inconnu.

Trois points sont mis en œuvres:

  - La partie chimique, en tentant d'allier efficacité et prix de revient de la solution résine/photo-initiateur.

  - La partie électronique, en développant une carte d'interface reliant le PC à la mécanique de l'imprimante 3D.

  - La partie logicielle de gestion de la 3D, affichage, manipulation, extraction des tranches à afficher et commande de l'interface électronique.




CHIMIE

les premiers essais se font à la main, rien n'est encore fait concernant le software et le hardware. je n'ai à ma disposition que la résine, un type de catalyseur UV et le vidéo-projecteur.

la partie centrale est gélifiée, elle demandera un durcissement plus appuyé, à l'aide de LED UV que j'ai à disposition.

Le résultat.
Pas très jolie mais Ô combien significatif à mes yeux. d'autant qu'il m'aura fallut deux longues heures pour obtenir ceci. Mais ce n'est que le premier essais, permettant de défricher le terrain.

Quelques temps plus tard, une franche amélioration, le H de droite est 'aboutissement de près de trois heures, mais avec cette fois-ci une succession de tranche et une précision plus fine.









 

Plus tard encore, un modèle un peu plus élaboré, encore du temps de passé, mais la technique et le dosage s'améliore petit à petit.

Tout ceci, sans aucune mécanique ou logiciel dédié encore.
Projection de la forme, et ajout de résine pour chaque tranche, à la main.

les jours passent, encore et encore des essais de dosage de résine et photo-initiateur afin de réduire les temps de séchage.
Au départ j'étais à ~1 à 2 min pour une couche 1/10 mm, j'en suis aujourd'hui à 15 secondes.
Je suis passé par des phases de 15 min par tranche, mais c'était par excès de confiance, le vidéo-projecteur était placé trop loin de la résine.










ELECTRONIQUE

Entre les essais de résine, la conception du prototype de commande moteur pas à pas.
Utilisation d'un PIC et d'un double pont en H intégré en le L293.

Lorsque l'on travaille à l'économie, il faut constamment jouer d'astuce pour compenser le matériel manquant. J'ai constaté qu'en utilisant une LED UV en photo-diode à l'aide d'un voltmètre, on avait un équivalent de UV-mètre qui s'avèrera bien utile pour la suite des mises aux points.
Moins d'approximation et beaucoup confirmations, telles que pertes d'UV au travers de certains matériaux tels que verres, optiques, miroirs, grâce à l'UV-mètre du pauvre complètement dans l'esprit du DIY.







LOGICIEL

ST Aka 3DSMan a développé un logiciel de visualisation 3D permettant d'afficher la figure à imprimer et de commander de l'interface électronique que j'ai mis au point.
La vidéo montre les premiers essais de communication entre le PC et le moteur pas à pas via le port série qui commande un PIC.


Les essais se poursuivent, les temps de séchages s'améliorent, l’électronique est finie, le logiciel également, il reste à monter tout ce beau monde et procéder aux essais entièrement automatisés.


La réalisation de l'imprimante plus de détails.