Configuration du robot à jet d’encre avec la sneaker peinte (Image: DDMC-Fraunhofer)

Jusqu’à présent, les créateurs 3D ont expérimenté l’hydrographie, la maîtrise par ultrasons et la marbrure d’eau pour rendre les objets créés par FFF avec le filament fondu (FFF) plus intéressants visuellement. Aujourd’hui, un groupe autrichien expérimente l’utilisation de robots d’impression jet d’encre pour embellir les créations des designers. La combinaison de FFF pour la précision dimensionnelle ainsi que la ténacité et le jet d’encre pour l’esthétique peut en fait être très puissante.

Dans un article de la conférence Fraunhofer Direct Digital Manufacturing 2018 à Berlin, l’équipe a détaillé ses efforts pour développer un robot capable de reconnaître et de styliser les courbes comme un artiste expert. Ce robot applique ensuite des encres à jet d’encre sur les impressions existantes.

Méthodes actuelles de pose de dessins sur des surfaces FFF

Actuellement, les options les plus courantes pour embellir des objets imprimés en 3D sont l’utilisation de lasers, d’air chaud ou de procédés chimiques ou mécaniques. Cependant, comme l’impression 3D et l’impression jet d’encre sont toutes deux des procédés numériques, l’utilisation de cette dernière permettra d’appliquer différentes conceptions à chaque objet unique et potentiellement à grande échelle.

Bien que cela puisse sembler simple, l’impression jet d’encre est un défi particulier sur les objets 3D avec des surfaces courbes. Parmi plusieurs solutions proposées pour résoudre ce problème, le groupe a d’abord pris des mesures pour développer un système à jet d’encre robotisé.

Détails de conception

Configuration du jet d’encre avec l’impression robotisée UR10 sur les chaussures (Image: DDMC-Fraunhofer)

Pour le matériel du robot, l’équipe a opté pour une imprimante Dimatix avec une tête d’impression Ricoh Gen 4. Cette tête d’impression a été choisie en raison de sa capacité à être utilisée en position oblique (important pour l’impression sur une surface courbe), de son système de chauffage d’encre intégré et de ses dimensions compactes. La taille plus petite de la tête permettait un meilleur contrôle entre la tête d’impression et la surface d’impression.

Les images ont été créées pour le robot à l’aide d’un module logiciel qui convertissait les graphiques vectoriels en graphiques matriciels. Les images raster sont celles qui consistent en une grille de pixels rectangulaire et sont à l’opposé des graphiques vectoriels qui se composent de lignes, de courbes et de points 2D. Une fois les résolutions graphiques converties, les canaux de couleur séparés et les processus de gestion des couleurs effectués, l’impression avec le robot peut commencer.

Résultats de test

Testez les gouttes d’encre des deux rangées de buses sur le robot UR10 (Image: DDMC-Fraunhofer)

Tout d’abord, le mouvement du système a été testé en appuyant sur une feuille de polymère plate. En raison des vibrations dans le mouvement du robot, la conception de la goutte imprimée ne sortait pas tout à fait droite (comme souhaité), et chaque ligne était légèrement différente en fonction de la couleur utilisée.

Cela est dû à la conception des buses de Ricoh Gen, qui a la rangée de buses 2 reposant entre la rangée de buses 1. Ces rangées séparées peuvent être fournies avec différentes couleurs d’encre, mais la distance entre les rangées (environ 529 μm) signifie que l’encre n’est pas pulvérisée en même temps. Bien que le résultat n’ait pas été parfait, l’équipe a noté que la configuration était toujours utilisable et que « des résultats encourageants pouvaient être obtenus » avec elle.

Pour l’impression sur un objet 3D, l’équipe a choisi de décorer une chaussure de tennis avec un motif en forme d’herbe sur la pointe et les quartiers intérieurs et extérieurs. En utilisant la même tête d’impression montée sur les systèmes robotiques UR10, Stäubli et Kuka d’Universal Robot, le produit final était encourageant, sinon rappelant l’art de pulvérisation de t-shirts que vous voyez dans les kiosques de votre centre commercial local.

L’équipe a également noté que si cette configuration était suffisamment fonctionnelle, elle était loin d’être optimale, car elle impliquait un mouvement presque constant de l’orientation de la tête d’impression, souvent loin de la position latérale idéale à 90 °.

L’avenir des robots jet d’encre 3D (et de l’art?)

Bien qu’il puisse encore s’écouler un certain temps avant que nous voyions des dessins d’encre vibrants et magnifiques sur des surfaces imprimées en 3D complexes et courbes, les premiers résultats sont encourageants. Comme pour l’impression 3D elle-même, les possibilités sont illimitées et il n’est pas si difficile d’imaginer que l’impression à jet d’encre sur des objets FFF peut devenir une forme d’art complètement différente en soi. On pourrait également utiliser des têtes à jet d’encre pour appliquer des matériaux conducteurs, des revêtements et peut-être même des composants électroniques entiers sur des pièces FFF existantes. En combinant la ténacité, la résistance, le faible coût et la durabilité des pièces FFF avec la capacité du jet d’encre à ajouter de nombreux types d’encres différents, ce processus peut révolutionner fondamentalement l’impression 3D. En séparant le processus en deux étapes, nous avons pu voir émerger des pièces fonctionnelles à l’esthétique conviviale. C’est un grand pas en avant pour l’impression 3D, et de nombreuses autres équipes devraient envisager de voir leur défi d’impression 3D comme quelque chose qui pourrait être résolu avec plusieurs technologies au lieu d’une seule.

D’ici là, l’équipage autrichien (et probablement beaucoup d’entre eux) optimise chaque étape et chaque élément de leur processus. Bien sûr, ils feront également beaucoup de tests jusqu’à ce qu’ils aient leur processus avancé à un art.

Source: DDMC



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