Présentation

1 Mise en situation

Pourtant déjà largement utilisée dans le milieu industriel (mécanique, aéronautique, aérospatiale, automobile, médecine…), l’impression tridimensionnelle commence de plus en plus à se destiner aux particuliers.

Cette orientation domestique de l’impression 3D est issue du projet RepRap.

2 Le projet RepRap

RepRap(contraction de Réplication Rapid Prototyper) est un projet britannique de l’université de Bath, développé depuis 2006.RepRap vise à créer une imprimante tridimensionnelle en grande partie auto-réplicative et libre, c’est-à-dire sans brevet et dont les plans sont disponibles pour tout le monde sur internet.

Ce projet a pour but de permettre la création d’une machine capable de répliquer une partie des pièces la constituant.

Le propriétaire d’une imprimante RepRap peut ainsi réimprimer les pièces plastiques de son imprimante pour les personnes de son choix. Les autres pièces mécaniques devant être achetées.

3 La société Emotion Tech

La société Emotion Tech, située à Toulouse (31), distribue les produits RepRap en France. De plus, elle développe, conçoit, modifie et commercialise, via internet, des imprimantes 3D vendues en kit, ainsi que leurs pièces détachées.

4 Description du produit

La Prusa i3 est une imprimante 3D capable de fabriquer des objets en trois dimensions à partir d'un modèle numérique conçu en CAO ou téléchargé sur internet.Elle est actuellement la troisième version des imprimantes 3D RepRap conçue par Josef Prusa et modifiée par Emotion Tech.

L’imprimante est vendue dans un kit composé de pièces imprimées et des autres pièces mécaniques (transmission, alimentation, guidage, assemblage…).

La Prusa i3 est le produit phare de la société et l'un des modèles les plus diffusés en Europe.

Caractéristiques de la machine :

• Coût : 550 €
• Zone d'impression: 200mm x 200mm x 180mm.
• Résolution mécanique nominale X et Y: 0.015 mm.
• Résolution mécanique nominale Z : 0.78 mm.
• Épaisseur de la couche (Z) : 0.10 à 0.50 mm.
• Vitesse: jusqu'à 125mm/s en impression.

5 Fonctionnement de l’imprimante Prusa I3

Cette machine est utilisée pour modéliser des prototypes de pièces ou des objets plus ou moins complexes par dépôt de fil en fusion (FDM) :

La tête d’impression et/ou le lit chauffant se déplacent selon les axes X, Y et Z afin que la matière se dépose correctement à l’endroit prévu.

Déplacement en hauteur, selon l’axe Z, de la tête d’impression :

Le déplacement en hauteur de la tête d’impression est assuré par les 2 moteurs Z qui fournissent un mouvement de rotation aux tiges filetées. L’écrou (rep12), inséré dans le support X moteur transforme cette rotation en une translation de la tête d’impression.

Déplacement en largeur, selon l’axe X, de la tête d’impression  :

Le moteur X entraîne un système de poulies-courroie. La courroie fixée sur la tête d’impression assure sa translation par rapport au bâti.

Déplacement en profondeur, selon l’axe Y, du lit chauffant :

Le lit chauffant, assemblé sur le chariot Y, se déplace en profondeur selon l’axe Y par l’intermédiaire du moteur Y. Il entraîne un système de poulies-courroie. La courroie liée au chariot assure sa translation par rapport au bâti.

Problématique

Les utilisateurs de l’imprimante 3D Prusa expriment une difficulté d’assemblage entre les douilles à billes Rep.4 et le support moteur X Rep.7.

Le support moteur X actuel réalisé en impression 3D n’a pas la précision dimensionnelle requise.

Cette imprécision combinée au montage serré des douilles à billes Rep.4 engendre une détérioration précoce du support moteur X Rep.7.

Le Bureau d’Études décide donc de modifier le mode d’obtention de cette pièce thermoplastique en remplaçant l’impression 3D par l’usinage d’une pièce en aluminium.

Travail demandé

Il comporte 5 étapes :

Étape 1 : Analyse de la pièce existante.
Étape 2 : Préparation de la maquette.
Étape 3 : Maquettage virtuel.
Étape 4 : Mise en plan du gémétral du support moteur X.
Étape 5 : Impression.

Compétences sur lesquelles porte l'épreuve :

C 13 : Analyser une pièce
C 22 : Étudier et choisir une solution
C 31 : Définir une solution en exploitant des outils informatiques