16 October 2020
Fabrication de la prothèse : impression 3D, assemblage, soudures,..
Durant le confinement, l'équipe précédente chargée du projet "mission arm" a pu bien avancer sur la conception de la main bionique. Le processus de fabrication commence, tout d'abord, par l'impression des différentes pièces en 3D. Nous profitons de ce post pour vous présenter quelques explications techniques sur les impressions 3D.
- Des pièces moins résistantes
De par le procédé de fabrication, les impressions en 3D sont moins résistantes que les processus de moulage et d'usinage. En effet, une imprimante conçoit une pièce par superposition successive de couches. En refroidissant, ces couches se soudent les unes aux autres et fournissent une certaine solidité à l'ensemble de la structure. Si une pièce est amenée à subir des contraintes, les soudures forment un point de rupture sensible. Le choix de l'orientation de ces couches est donc primordial pour assurer la résistance.
La première figure ci-dessous illustre parfaitement l'exemple d'une orientation des couches qui n'assure pas la solidité de la pièce.
Dans ce cas, la pièce subit des contraintes parallèlement au plan des couches, formant ainsi, un point de rupture. La deuxième figure montre un exemple de conception améliorant la résistance de la pièce à ce type de contrainte (couche longitudinale).
Avant de choisir l'orientation des couches, il est donc important de connaître le type d'utilisation de la pièce et d'évaluer les principales contraintes qu'elle subira.
Il existe également d'autres paramètres d'impression permettant d'améliorer la résistance.
Par souci de temps d'impression et de coût, les pièces ne sont pas complètement remplies. Augmenter la taux de remplissage et l'épaisseur des parois permet logiquement d'augmenter la résistance. Opter pour un diamètre de buse (embout par lequel le plastique sort) plus large permet également d'améliorer la résistance des soudures. Une température d'extrusion élevée favorise la fusion des couches.
Appliquons ces explications aux impressions 3D de notre prothèse! Tout d'abord, nous pouvons identifier deux points sensibles, le mécanisme des différents doigts et le point d'accroche du poignet. Les moteurs actionnant les doigts étant puissants, il est important d'opter pour une orientation des couches adéquates (longitudinale ou diagonale) comme illustré ci-dessous.
Le point d'accroche du poignet (illustration ci-dessus) subit également des contraintes de cisaillement importantes liées au poids de la prothèse (contraintes semblables à celles illustrées dans l'exemple). Voilà pourquoi nous avons opté pour un maillage en diagonale.
- Support d'impression
En fonction de la forme de la pièce et de l'orientation des couches, un support d'impression est souvent nécessaire. La photo suivante illustre l'utilité de l'impression d'un support rendant la conception de l'entièreté de la pièce possible. La présence de ces supports requiert un nettoyage, lissage de la pièce après impression.
Une fois l'étape d'impression terminée, commence l'assemblage des doigts, l'insertion des moteurs, le câblage et les soudures, … Les soudures des pins sur la carte Arduino sont également des étapes délicates. Pour chacune d'entres elles, il faut s'assurer d'une bonne conduction et de ne pas trop chauffer la carte électronique au risque de l'endommager.
La fabrication de la prothèse étant clôturée, commençeront, dans les prochaines semaines, les premières phases de test.
Pour plus d'informations concernant les étapes de la fabrication, nous vous invitons à visiter le site "MyHuman Kit" (https://myhumankit.org/tutoriels/main-hackberry-exiii/?fbclid=IwAR1ZQHulOl-lHktODXEToUkWEoPU-EnEnNKXBTHpGUt9BW-XTlXB3mrkLsE ).
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