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En projet : une imprimante 3D en métal... en open source

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Bien que l'impression 3D à partir de matière plastique soit désormais suffisamment abordable pour s'adresser au grand public, cela est loin d'être le cas pour l'impression 3D d'objets en métal. Mais une équipe de scientifiques de l'université technologique du Michigan entend changer les choses avec un projet d'imprimante à bas coût, dont les plans de conception sont open source. L'idée est d'inciter les volontaires à améliorer l'appareil pour le populariser.

Pour fabriquer des pièces en métal, l’imprimante 3D conçue par une équipe de l’université technologique du Michigan utilise un poste à souder MIG. Une option technique ingénieuse, mais qui nécessite de prendre des précautions. © Michigan Tech Open Sustainability Technology research group

Vous avez besoin d'un boulon de 13, mais pas envie d'acheter tout un sachet ? Bientôt, peut-être, vous n'aurez plus qu'à aller dans votre garage pour l'imprimer, tout simplement ! Une équipe de l'université technologique du Michigan (MTU) a mis au point une imprimante 3D capable de fabriquer des pièces en métal. Contrairement à l'impression 3D à partir de plastique qui commence à se démocratiser au point d'être proposée dans certains bureaux de La Poste, l'impression 3D en métal est encore peu accessible. Les modèles existants valent plusieurs centaines de milliers d'euros et sont réservés à un usage industriel. L'intérêt du projet lancé à la MTU est qu'il est entièrement open source et que l'imprimante ne coûte que 1.500 dollars à fabriquer (soit un peu plus de 1.100 euros). De quoi mettre cette technologie à la portée du plus grand nombre. Les scientifiques et les designers pourraient créer facilement des prototypes, des TPE et PME auraient la possibilité de fabriquer des pièces de rechange ou des outils, sans oublier bien sûr tous les « makers », ces bricoleurs ingénieux qui pourraient ainsi concevoir eux-mêmes de nombreux appareils à moindres frais.

Joshua Pierce, professeur de science des matériaux et d'ingénierie, et son équipe ont conçu cet appareil d'impression 3D à partir d'un poste à souder MIG (en anglais, metal inert gas), une forme de soudure à l'arc. Il utilise un fil de soudure à base de fer, qui peut contenir différents éléments comme l'aluminium, le manganèse, le nickel ou encore le titane, selon les propriétés mécaniques et la résistance à la corrosion que l'on souhaite obtenir. La fusion du métal s'opère sous l'effet d'un arc électrique qui se produit lorsque le fil de soudure entre au contact de la pièce à souder, elle-même reliée à la masse du poste MIG. Du gaz argon est injecté en permanence sur l'arc électrique pour isoler le métal en fusion de l'air ambiant. Appliquée à l'impression 3D, cette technique a permis aux scientifiques de la MTU de fabriquer un pignon d'engrenage en métal. Un début encourageant, mais de leur propre aveu encore sommaire.

Ceci est l’une des nombreuses versions d’imprimantes 3D pour plastique issues du projet open source RepRap. Ce modèle d’imprimante est autoréplicatif, c’est-à-dire que l’appareil peut imprimer les pièces nécessaires à la fabrication d’une copie d’elle-même. © RepRapPro Huxley, Adrian Bowyer

Répliquer le modèle RepRap

C'est précisément pour cette raison que le projet a été pensé pour être open source, afin de s'en remettre à la communauté des makers pour faire rapidement évoluer la version de base. « D'ici un mois, je vous garantis que quelqu'un aura fabriqué une imprimante 3D métal meilleure que la nôtre », assure Joshua Pierce. Tous les plans nécessaires à la fabrication de cette imprimante sont disponibles via la plateforme collaborative Appropedia. L'idée est de réaliser pour l'impression 3D en métal ce qui a été accompli pour l'impression 3D plastique avec le projet RepRap. Imaginé par des chercheurs de l'université de Bath (Angleterre), il s'agit d'une imprimante 3D autoréplicative dont les plans sont disponibles sous licence libre GNU. Avec un tel appareil, chacun peut réaliser ou réparer des objets. L'équipe de la MTU vise le même objectif. D'ailleurs, le microcontrôleur Melzi (dérive d'un module Arduino Leonardo) qui équipe leur imprimante est le même que celui des modèles RepRap. Les plans de pièces en métal peuvent être créés et modifiés à partir d'un logiciel d'édition 3D tel que Blender ou OpenSCAD et exportés au format de fichier STL.

Cependant, le recours à la soudure MIG impose de nombreuses mesures de sécurité. Il faut impérativement porter un masque ou des lunettes de soudure pour pouvoir observer le processus d'impression. En raison de la fumée et des étincelles provoquées par la soudure à l'arc, l'imprimante devra être installée dans une pièce dégagée et aérée, de préférence un garage ou un atelier. La manipulation des pièces doit se faire avec des pinces ou des gants. « L'impression 3D en métal vous expose à un processus de soudure durant une période plus longue que pour de la soudure classique. Assurez-vous que votre peau est protégée afin d'éviter les coups de soleil », peut-on lire sur la page du projet. Autant dire qu'une utilisation par un public novice n'est pas encore d'actualité. Mais pas de quoi dissuader les amateurs qui voudront découvrir cette technologie enfin à leur portée.