On the Fly Printer : des impressions trois dimensions en temps réel

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Une équipe de chercheurs en computer science de l’Université de Cornell a conçu un prototype d’imprimante qui réalise des pièces en 3D à mesure qu’elles sont modélisées sur ordinateur.

Dans la lignée de la 3D Cocooner de FESTO, des chercheurs de l’université de Cornell travaillent eux aussi à développer des nouvelles machines pour fabriquer des pièces « à la volée ». Le but ? Permettre à une machine de taille relativement réduite d’imprimer de plus gros objets. Mais dans ce cas précis, ce n’est pas l’objectif principal de la méthode présentée.

Impression 3D à la volée

Dans leur article de recherche, Huaishu Peng, Rundong Wu, Steve Marschner et François Guimbretière proposent une nouvelle approche d’impression 3D qui permet à l’utilisateur de modéliser des pièces tout en ayant un retour physique en temps réel de cette modélisation.

Ainsi, pendant qu’il étale sa créativité, le concepteur peut jeter un œil sur l’aperçu physique de ce qu’il est en train de créer. Cette technique appelée « On-the-Fly Print » recourt évidemment à une méthode d’impression basse résolution pour que la procédure suive l’avancée de la modélisation en temps réel et aussi, pour ne pas gâcher de matériau. L’impression libre permet de produire des pièces plus grosses mais surtout de gagner un temps non négligeable. Car au lieu de passer et de repasser plusieurs couches, l’extrudeur se contentera de se déplacer uniquement à l’endroit souhaité, sans détours…

Mieux qu’une gomme, les chercheurs ont également créé un système de modification en temps réel de la structure imprimée. En utilisant une petite lame (proche d’une scie sauteuse), la machine est capable de retirer tout excès de matériau qui ne conviendrait pas à vos attentes. Elle offre donc une incroyable flexibilité à l’utilisateur qui peut non seulement voir le résultat de sa modélisation à tout moment, mais également y apporter d’éventuelles modifications pour perfectionner son objet à l’envie. C’est l’outil rêvé de tout designer !

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Rapidité contre précision

Pour parvenir à cette rapidité spectaculaire, il a bien évidemment fallu faire des concessions. Comme indiqué plus haut, les chercheurs ont gagné en vitesse autant qu’ils ont perdu en précision et résolution. Mais d’après eux « la basse résolution ne pose pas de problèmes en ce que les modèles basse-résolution serviront uniquement de maquette de test« . Par contre, cela peut constituer un problème dans le cas où l’utilisateur serait à la recherche de plus de précision. Pour cela ils envisagent déjà d’implanter un système de personnalisation de la balance vitesse/précision (WirePrint), afin que chacun y trouve son compte.

Mais pour le moment, l’imprimante se contente de donner forme à une structure sans rentrer dans le détail. Pour fabriquer une théière, l’équipe a conçu l’algorithme de telle manière que la machine identifie elle-même les possibles de collisions entre la structure 3D et l’injecteur. Par exemple, la hanse ne sera pas réalisée entièrement et ne sera pas reliée au corps de l’objet par le haut. Une fonctionnalité d’autant plus indispensable que l’utilisateur sera amené à apporter des modifications grâce à la lame correctrice mais ne prendra pas forcément compte des conflits physiques entre l’objet et l’outil, et entre différentes parties de l’objet même. Aussi, dès que le système identifiera une possible collision grâce au Brep.IsPointInside, il fera tourner l’extrudeur autour jusqu’à trouver un chemin plus libre. Et si aucune orientation n’autorise l’impression, le système décidera tout seul de ne rien faire.

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En attendant de perfectionner leur système, les chercheurs de Cornell envisagent déjà de nouvelles techniques d’impression plus précises, mais sans contrepartie de vitesse comme la technique de Carbon3D ou de Patching Paper. D’après eux, les progrès réalisés dans le domaine des printers à haut degré de liberté sont spectaculaires, et pourraient rapidement rivaliser avec les systèmes statiques. Mais l’objectif premier n’est pas de remplacer les appareils actuels mais plutôt de développer des dispositifs complémentaires qui apportent une flexibilité supérieure et qui peuvent s’inscrire dans la chaîne de production 3D, avant la phase d’impression finale.

Lien vers l’article de recherche.


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