L'impression 3D est de plus en plus répandue et nous avons déjà pu en apprécier les nombreux résultats concrets pour le réseau de l’association LPT. Cela est passé par l'impression de décors, de signaux en HO, d'armoires de voie, de caisses à batteries, puis de containers pour le module du port avec la grue pilotée, de pylône de réseau GSM, de caisse pour un wagon. Bref, plus aucune limite si ce n'est la durée d'impression et le temps passé pour la conception.
Dans cet article, nous allons aborder le cas d'un signal 3 feux en 3D à l'échelle G. Certes c'est gros mais cela permet de voir pourquoi une bonne conception en 3D est importante et les limites à prendre en compte.
La conception en 3D
Imprimer en 3D c'est bien, concevoir c'est mieux! Pour cela il existe de nombreux logiciels dont certains gratuits. Pour ma part, j'ai découvert grâce à un MOOC TinkerCAD (le CAD du bricoleur). Il est simple d'utilisation et permet de faire sa conception directement en 3D. Il faut savoir projeter en 3D et cela n'est pas si facile. C'est pourquoi, il est nécessaire de faire des pièces simples telles que le support de téléphone portable en jaune dans l'illustration ci-dessous, avant de se lancer dans un signal, où d'autres pièces avec beaucoup de détails.
Vue de mon espace TinkerCAD
Le signal est présenté tout assemblé mais il est bien conçu comme un assemblage de pièces. Les principaux sous-ensembles sont:
- La cible avec les logements des 3 lampes ,
- La plateforme avec ses barrières ,
- Le mât et sa fixation à la plateforme ,
- l'échelle
Le mât est un tube que l'on peut imprimer mais cela n'a aucun intérêt car c'est trop long à imprimer. Il est nettement plus intéressant de réutiliser, par exemple, des tubes en aluminium des lampes de jardin qui ne fonctionnent plus.
Les autres sous-ensembles sont divisés en plusieurs pièces. Puis on vérifie l'assemblage directement dans TinkerCAD.
Ainsi la première pièce à faire est le logement des 3 lampes. Il s'agit en pratique de loger 3 LED de 8 mm de diamètre qui auront leurs anodes raccordées à une résistance de 1 kOhm pour être commandées par un circuit externe, et leurs cathodes raccordées ensemble à un fil de masse. Cela implique de laisser de la profondeur pour le boîtier qui va se refermer sur ce logement des 3 lampes et qui sera donc notre seconde pièce.
La troisième pièce est l'anneau qui représente la cible.
Sur la figure en noir, ci-dessous, on peut voir la première et seconde pièce. En blanc, l'anneau qui représente le contour de la cible.
Vue du signal assemblé et avec des pièces de rechange
La suite est un peu plus complexe. Il faut d'abord attaquer la conception de la plateforme, les barrières suivront assez facilement. La première chose est de dessiner la partie plane et de faire le logement pour fixer la cible. Les câbles des 3 LEDS devront passer par cette ouverture et pourront être cachés dans le tube. On peut procéder au montage virtuel de la cible sur la plateforme en groupant les pièces et vérifiant qu'il n'y a pas de jour. Avec la manipulation des objets en 3D et en utilisant les changements d'angle de vue, on peut inspecter la pièce en détail et ajuster si nécessaire.
Ensuite, il faut ajouter, sous la partie plane, les supports et la fixation au tube.
J'ai laissé le choix de faire cette adaptation en deux parties. Les tubes récupérés ne sont pas parfaitement circulaires aux extrémités et on peut avoir besoin d'un peu plus ou un peu moins de jeu. Il est hors de question d'imprimer une nouvelle plateforme pour cela. La solution en deux parties est donc bien plus souple. Il faut juste prévoir un trou de passage pour la vis de fixation.
Les barrières sont simples à faire, il faut ajuster veiller à avoir une épaisseur suffisante pour les coller entre elles et à la plateforme. La vérification du bon montage se fait comme précédemment.
Enfin, l'échelle est une barrière qui est répliquée. En fonction de la hauteur du tube, on peut allonger cette échelle.
Le montage de l'ensemble permet de vérifier que tout est bien. Il reste à préparer les fichiers à imprimer en 3D. Deux solutions sont possibles. La première consiste à sélectionner uniquement une pièce sous TinkerCad de l'ensemble assemblé et de l'exporter sous forme de fichier .stl. Puis on répète l'opération pour toutes les pièces. La seconde solution consiste à tout séparer dans le modèle et de mettre les pièces à plat. Puis on exporte toutes les pièces en une seule fois dans le même fichier .stl.
Imprimer le logement des 3 lampes
Nous avons désormais nos fichiers .stl ou notre fichier .stl avec toutes les pièces. Personnellement j'ai opté pour des impressions pièce par pièce. C'est plus facile à répartir dans le temps et à surveiller.
Pour bien comprendre ce processus d'impression, nous allons suivre les étapes majeures ensemble.
Pour bien comprendre ce processus d'impression, nous allons suivre les étapes majeures ensemble.
Avant d'imprimer, il faut prendre un peu de temps pour vérifier le niveau de finesse que l'on souhaite et puis il faut passer la pièce au "slicer" (trancheur). Dans certains cas, des supports seront ajoutés automatiquement pour que la pièce puisse s'imprimer sans devenir un tas de plastic informe. On peut souvent éviter des supports si on adopte un bon placement de la pièce.
Vues du logement des 3 lampes dans le slicer
Le slicer est configuré en fonction du type de filament que vous avez (ici : PLA 2,85 mm), de la tête d'impression (ici : JHEAD_4) et du type d'imprimante (ici : PRUSA_I3). Il permet d'ajuster la finesse de la pièce et il indique la quantité de fil PLA qui sera utilisé (200 cm).
Le slicer va finalement générer un fichier contenant des instructions compréhensibles par l'imprimante 3D. Il s'agit du G-code.
Cet ultime transformation donne donc un fichier qui sera chargé dans le logiciel qui pilote l'imprimante 3D. A noter que certaines imprimantes sont dotées d'un lecteur de carte micro-SD et d'une petite interface afficheur et boutons pour nous simplifier la tache et se passer d'un PC qui searit connecté pendant toute la durée de l'impression.
Avant de lancer une impression, le logiciel indique la durée prévue de l'impression. Notre exemple donne 1h28m15s. Il est important de bien vérifier tous les mouvements de l'imprimante sur les 3 axes, le bon fonctionnement de l'extrudeur et du plateau chauffant.
Vue du futur objet dans Repetier
La température du plateau et de la tête étant bonnes, on peut démarrer l'impression. Après 1h28 voici ce que cela donne:
La pièce est très bien imprimée et elle n'a aucun défaut!
Autre exemple d'impression et d'assemblage
L'impression de la plateforme prend aussi plus d'une heure. Par contre les rambardes peuvent être imprimées en même temps pour gagner du temps. L'assemblage se fait à la colle cyano en faisant très attention de ne pas en mettre à côté.
Notez le système de fixation en deux parties sur la photo de gauche. La fente de passage de fils est bien visible sur la photo de droite.
L'assemblage des sous-ensembles se fait de la même façon et on peut tester le feu avant de le monter sur sa plateforme. Je n'ai pas collé la cible sur la plateforme parce qu'il faut pouvoir le démonter si on doit faire un peu de maintenance ou du remplacement. De toute façon c'est prévu pour tenir en place sur la plateforme grâce à deux pattes de maintient.
Vue du signal avec Voie Libre et Carré
Le support s'adapte parfaitement au tube qui a même assez de place pour passer les fils. Il faudrait quand même améliorer cela en prévoyant un petit trou de passage des fils dans la fixation.
Dans le jardin
La partie sympathique est de pouvoir enfin placer son signal sur le réseau de jardin. Veuillez à respecter le gabarit pour que le train ne heurte pas le signal.
Vue de l'implantation du signal
Les câbles sortent par le bas du tube qui lui-même est fixé au sol par une pointe en platique récupérée - mais que l'on aurait pu concevoir pour être aussi imprimée en 3D - et cela permet de connecter la pile servant à alimenter les LEDs. Comme vous pouvez le constater sur les photos, la brillance des LEDs est très suffisante. Bien entendu, la position des LEDs dépend du type de signalisation que vous souhaitez appliquer. Dans notre exemple, c'est plutôt un signal de bloc étranger (Espagne, Italie) car pour le réseau français il faudrait mettre le vert (Voie Libre) en haut, le rouge (sémaphore) au milieu, le jaune (avertissement) en bas, pour plus de détails n'hésitez pas à relire l'article ici.
Vue du signal avec un aspect restrictif
Vue de dessus
Pour donner une idée de la taille du signal, j'ai ajouté un personne en 3D qui me ressemble. L'échelle a été assez vite abandonnée car elle était toujours décollée et surtout pas assez longue. Ce point sera sans doute à améliorer. Il reste à faire l'armoire de voie qui va abriter la pile et un petit montage électronique assurant la détection du train pour éteindre la LED verte et allumer la rouge pendant un temps suffisant pour permettre au train de libérer le canton.
