Ce mini projet s’inscrit dans la continuité de l’état de l’art, au cours duquel j’ai analysé les contraintes liées à l’imprimante 3D développé par l’agence Winsun.
Il s’agira ici de réaliser un pavillon en prenant en comptes ces mêmes contraintes, afin qu’il soit réalisable en utilisant cette imprimante.
Simulation de l’imprimante 3D Winsun
Afin de comprendre précisément le comportement de cette imprimante, j’ai simulé les caractéristiques techniques de l’imprimante développé par l’agence Winsun sur une imprimante 3D de bureau, en utilisant l’échelle du 50e.
Ci dessous, un tableau résumant les caractéristiques de l’imprimante 3D Winsun et leur correspondance avec mon imprimante 3D personnel (Prusa i3). Seul la matière imprimé diffère. En utilisant ces contraintes, la simulation d’impression est très proche du réel.
Dans un premier temps, je me suis inspiré d’éléments réalisés par l’agence pour réaliser des élément au 1/50e, afin d’assimiler le fonctionnement et de vérifier la conformité de la simulation.
Conception et Modélisation des éléments
Pour concevoir ces éléments muraux, je me suis inspiré du remplissage triangulé développé par l’agence Winsun, inspiré des constructions acier.
Une modélisation surfacique est nécessaire pour être transférer à l’imprimante 3D, chaque surface représente un dépot de matière par la buse d’extrusion.
J’ai utilisé le logiciel Rhinoceros.
Liaison avec l’imprimante 3D
Afin d’imprimer ces éléments, j’ai utilisé le logiciel de tranchage Repetier, associé au trancheur CURA.
Les éléments sont tranchés par couches horizontales de 0.2mm, correspondant à l’échelle du 1/50e aux couches de 4cm réalisé par l’agence Winsun.
Le logiciel Repetier permet de réaliser la connexion avec l’imprimante 3D, elle s’effectue à l’aide d’un fichier Gcode, ci-dessus à droite. Chaque ligne de ce fichier correspond traitée par l’imprimante 3D.
L’impression des éléments
Les éléments ont ensuite été imprimés en PLA (plastique).
Mini projet
Après avoir étudié les méthodes de conception et de réalisation, j’ai développé un mini projet. Il s’agit d’un habitat alternatif voué à être implanté, par exemple, dans un jardin, en extension d’une habitation. Il est conçu de manière à être autonome, il peut accueillir jusqu’à 2 personnes (couple, parents, étudiant…).
Conception du projet
La préfabrication d’éléments imprimés en 3D peut s’effectuer suivant deux axes principaux : l’impression dans le sens de pose, ou l’impression perpendiculaire au sens de pose (voir analyse état de l’art). Pour ce mini projet, j’utilise la méthode d’impression perpendiculaire au sens de pose, ce qui me permet de réaliser un élément traversant, comprenant le sol, les murs et la toiture en un seul élément imprimé. J’ai pris en compte toutes les caractéristiques décrites en conclusion dans l’état de l’art, pour rappel, les contraintes sont les suivantes :
- Un élément inclu dans le volume d’impression (H6m x 10m x 40m), ou décomposé en plusieurs éléments.
- Une modélisation surfacique, la création d’un fichier Gcode
- Le respect de l’inclinaison maximale (20°)
- La prise en compte de l’impossibilité de réaliser des éléments de franchissement et en porte à faux.
- L’importance du sens d’impression
J’ai modélisé ce projet sur le logiciel Rhinoceros, l’ensemble de cette structure en béton répond aux contraintes imposées par l’imprimante. La toiture dispose d’une faible pente, pour l’écoulement des eaux, qui seront récupérées en bas de pente par une gouttière inclue dans l’élément imprimé. L’élément repose sur 4 plots, également inclues dans le volume imprimé. Un système d’étanchéité sera posé sur la surface courbé, sur les murs et la toiture. Un bardage bois viendra recouvrir cette étanchéité, afin de générer un aspect béton / bois.
Processus d’impression du projet
Cette structure a ensuite été importé sur le logiciel de tranchage Répétier. J’ai positionné la structure sur une tranche latérale, comme prévu lors de la conception.
J’obtient un objet tranché par des lignes horizontales, qui seront verticales une fois le projet installé dans son sens de pose.
Vue en élévation
Vue de dessus
Axonométries
Après avoir réalisé ce tranchage, j’obtient le fichier Gcode qui permettra de commander l’imprimante afin de réaliser l’objet tridimensionnel.
Réalisation du projet
Le fichier Gcode envoyé à l’imprimante 3D, j’obtient la structure de cet habitat alternatif.
L’étude des caractéristiques de l’imprimante 3D développée par l’agence Winsun m’a permis de concevoir un projet répondant aux contraintes nécessaires, la simulation de ce processus de fabrication permet de confirmer qu’un tel projet pourrait être réalisé sur l’imprimante 3D de l’agence Winsun, à l’échelle 1.