Worldlex Wiki RepRap (contraction de « replicating rapid prototyper ») est un projet visant à développer des imprimantes 3D à bas coût capables d’imprimer la plupart de leurs propres composants. En tant que conceptions ouvertes , tous les modèles produits par le projet sont diffusés sous une licence de logiciel libre , la licence publique générale GNU (GPL) . Grâce à la capacité de ces machines à fabriquer certaines de leurs propres pièces, les auteurs ont envisagé la possibilité de créer des unités RepRap bon marché, permettant la fabrication de produits complexes sans nécessiter d'infrastructures industrielles importantes. Ils souhaitaient que la RepRap démontre l'évolution de ce procédé et que son nombre augmente de façon exponentielle. Une étude préliminaire a affirmé que l'utilisation des RepRap pour imprimer des produits courants permet de réaliser des économies. Le projet RepRap a débuté en Angleterre en 2005 en tant qu'initiative de l'Université de Bath , mais il est maintenant composé de centaines de collaborateurs dans le monde entier. RepRap a été fondée en 2005 par Adrian Bowyer , maître de conférences en génie mécanique à l' Université de Bath en Angleterre. Le financement a été obtenu auprès du Conseil de la recherche en ingénierie et en sciences physiques . Le 13 septembre 2006, le prototype RepRap 0.2 a imprimé la première pièce identique à la sienne, qui a ensuite remplacé la pièce originale créée par une imprimante 3D commerciale. Le 9 février 2008, RepRap 1.0 « Darwin » a produit au moins un exemplaire de plus de la moitié des pièces prototypées rapidement. Le 14 avril 2008, RepRap a fabriqué un produit destiné à l'utilisateur final : une pince pour fixer un iPod au tableau de bord d'une Ford Fiesta . En septembre de la même année, au moins 100 exemplaires avaient été produits dans différents pays. Le 29 mai 2008, Darwin a réussi à s'autorépliquer en réalisant une copie complète de toutes ses pièces prototypées rapidement (représentant 48 % de toutes les pièces, hors fixations). Quelques heures plus tard, la machine « enfant » avait fabriqué sa première pièce : un tendeur de courroie de distribution. En avril 2009, des cartes de circuits imprimés électroniques ont été produites automatiquement grâce à une imprimante RepRap, utilisant un système de contrôle automatisé et un système de têtes interchangeables capable d'imprimer aussi bien du plastique que de la soudure conductrice. Le 2 octobre 2009, la deuxième génération, baptisée Mendel, a imprimé sa première pièce. La forme de Mendel ressemble davantage à un prisme triangulaire qu'à un cube. La production de Mendel a été achevée en octobre 2009. Le 27 janvier 2010, le Foresight Institute a annoncé l'attribution du « Prix Kartik M. Gada de l'innovation humanitaire » pour la conception et la construction d'une version améliorée de la RepRap. Le 31 août 2010, la troisième génération de RepRap fut baptisée Huxley. Il s'agissait d'une version miniature de Mendel, avec un volume d'impression réduit à 30 % de celui de l'original. En deux ans, la construction et l'utilisation des RepRap et RepStrap se sont largement répandues dans les communautés technologiques, des gadgets et de l'ingénierie. En 2012, le premier modèle Delta à succès, Rostock, présentait une conception radicalement différente. Les versions plus récentes utilisent open source , les concepteurs sont libres d'apporter des modifications et des substitutions, mais ils doivent autoriser la réutilisation de leurs améliorations potentielles par d'autres. Il existe de nombreux modèles d'imprimantes RepRap, notamment :
Logiciel
Initialement, deux chaînes d'outils FAO ont été développées pour RepRap. La première, appelée « RepRap Host », a été écrite en Java par Adrian Bowyer , développeur principal de RepRap . La seconde, « Skeinforge » a été écrite par Enrique Perez. Ces deux chaînes constituent des systèmes complets permettant de convertir des modèles informatiques 3D en code G , le langage machine qui commande l'imprimante.
Par la suite, d'autres programmes comme Slic3r et Cura ont été créés. Plus récemment, le Blender , OpenSCAD et FreeCAD sont privilégiés. Cependant, presque tous les logiciels de CAO ou de modélisation 3D sont compatibles avec la RepRap, à condition qu'ils puissent générer des fichiers STL (Slic3r prend également en charge les formats .obj et .amf ). Ainsi, les créateurs de contenu utilisent les outils qu'ils maîtrisent, qu'il s'agisse de logiciels de CAO commerciaux tels que SolidWorks , Autodesk AutoCAD , Autodesk Inventor , Tinkercad ou SketchUp , ou de logiciels libres .
Matériaux de réplication
Les imprimantes RepRaps impriment des objets en ABS , acide polylactique (PLA), nylon (tous les extrudeurs ne le peuvent peut-être pas), PEHD , TPE et thermoplastiques similaires .
Les propriétés mécaniques du PLA et de l'ABS imprimés par RepRap ont été testées et sont équivalentes aux résistances à la traction des pièces fabriquées par des imprimantes propriétaires.
Contrairement à la plupart des machines commerciales, les utilisateurs de RepRap sont encouragés à expérimenter avec différents matériaux et méthodes, et à publier leurs résultats. C’est ainsi que des méthodes d’impression de nouveaux matériaux (comme la céramique) ont été développées. De plus, plusieurs RecycleBots ont été conçus et fabriqués pour transformer des déchets plastiques, tels que des flacons de shampoing et des bouteilles de lait, en filament RepRap économique. Il existe des preuves que cette approche de recyclage distribué est plus respectueuse de l’environnement et peut s’avérer utile pour la création de filaments issus du commerce équitable .
De plus, il a été démontré que l’impression 3D de produits sur le lieu de consommation est également plus respectueuse de l’environnement.
Le projet RepRap a identifié l'alcool polyvinylique (PVA) comme un matériau de support potentiellement adapté pour compléter son processus d'impression, bien que des surplombs massifs puissent être réalisés en extrudant de fines couches du support d'impression principal (celles-ci sont retirées mécaniquement par la suite).
L'impression de composants électroniques est un objectif majeur du projet RepRap, qui vise à fabriquer ses propres circuits imprimés. Plusieurs méthodes ont été proposées :
- Métal de Wood ou métal de Field : alliages métalliques à bas point de fusion utilisés pour intégrer des circuits électriques dans la pièce lors de sa fabrication.
- Polymères chargés d'argent/carbone : couramment utilisés pour réparer les cartes de circuits imprimés et envisagés pour une utilisation dans les pistes conductrices électriques.
- Extrusion directe de soudure
- Fils conducteurs : peuvent être intégrés à une pièce à partir d’une bobine pendant le processus d’impression
En utilisant un poste de soudage MIG comme tête d'impression, une platine RepRap deltabot peut être utilisée pour imprimer des métaux comme l'acier .
Le concept RepRap peut également être appliqué à une fraiseuse et au soudage laser .
Construction
Bien que l'objectif du projet soit que RepRap puisse fabriquer de manière autonome un grand nombre de ses propres composants mécaniques à l'aide de ressources relativement modestes, certains composants tels que les capteurs, les moteurs pas à pas et les microcontrôleurs ne peuvent pas encore être fabriqués avec la technologie d'impression 3D de RepRap et doivent donc être produits séparément. L'objectif est d'atteindre une réplication quasi parfaite au fil des versions. Par exemple, dès le début du projet, l'équipe RepRap a exploré diverses approches pour intégrer des matériaux conducteurs au produit. Cela permettrait d'inclure des câbles de connexion , des circuits imprimés et éventuellement des moteurs dans les produits RepRap. Les variations dans la nature des matériaux conducteurs extrudés pourraient permettre de produire des composants électriques aux fonctions différentes de celles des simples pistes conductrices, à l'instar du procédé de circuits pulvérisés des années 1940, l'ECME (Electronic Circuit Making Equipment) de John Sargrove . L'électronique imprimée constitue une approche similaire . Les tiges filetées pour les mouvements linéaires sont un autre composant non réplicable. Un axe de recherche actuel consiste à utiliser des liaisons Sarrus répliquées pour les remplacer.
membres du projet
L’« équipe principale » du projet comprenait :
- Adrian Bowyer , ancien maître de conférences au département de génie mécanique de l'université de Bath
- Ed Sells, doctorat de l'Université de Bath « Impression 3D : vers une machine de prototypage rapide auto-réplicatrice »
- Vik Olliver, le premier volontaire de RepRap, le premier à suggérer l’utilisation du PLA comme matériau d’impression
- Michael S. Hart (décédé en 2011), créateur du Projet Gutenberg , Illinois
Objectifs
Éducation
D'après certains chercheurs, la technologie RepRap présente un fort potentiel pour les applications éducatives. Les RepRaps ont déjà été utilisés pour une plateforme de robotique mobile éducative. Certains auteurs affirment que les RepRaps offrent une « révolution » sans précédent dans l'enseignement des sciences, des technologies, de l'ingénierie et des mathématiques (STEM) . Cette affirmation repose à la fois sur le faible coût du prototypage rapide par les étudiants et sur la fabrication d'équipements scientifiques de haute qualité et peu coûteux à partir de conceptions de matériel libre, constituant ainsi des laboratoires open source .