Imprimante 3D cire d'abeille : Différence entre versions
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Elle est notamment utilisée dans la création de bougies, de tablettes, de cire à cacheter mais également dans celle de moules à cire perdue. | Elle est notamment utilisée dans la création de bougies, de tablettes, de cire à cacheter mais également dans celle de moules à cire perdue. | ||
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Version du 4 avril 2024 à 16:42
Problématique : Dans l'objectif de réparer le monde, comment donner une seconde vie au matériau qu'est la cire d'abeille tout en visant un objectif de développement technologique ?
Objectif du projet : concevoir une imprimante 3D utilisant la cire d'abeille comme matériau, sur la base d'une imprimante 3D Quantum Delta (plans sur Thingiverse). La particularité de la cire d'abeille fait qu'on ne peut pas vraiment l'utiliser sous forme de fil comme dans une imprimante FFF (Fused Filament Fabrication), les propriétés mécaniques de la cire variant fortement en fonction de la température, molle et collante quand il fait chaud, dure et cassante quand il fait froid. La proposition est d'utiliser la cire stockée sous forme liquide dans un réservoir, poussée jusqu'à la buse d'impression par une seringue commandée par un moteur pas-à-pas. La méthode suppose de remplir le réservoir avec une quantité de cire supérieure ou égale à celle nécessaire à la fabrication de l'objet, les logiciels de slicing étant capables de calculer le volume de la pièce à imprimer à partir de son modèle 3D numérique.
Sommaire
État de l'art
Imprimante Quantum Delta
Basée sur une architecture Robot Delta, l'imprimante Quantum Delta est une imprimante à plateau mobile monté sur trois vérins et buse fixe.
Logiciel
Plusieurs logiciels sont possibles pour ce qui est de la gestion de l'application liée à cette imprimante, tels que Marlin Firmware qui offre notamment une extension VS Code.
Électronique embarquée
La carte mère choisie pour cette imprimante est une RAMPS 1.4
Structure
La structure de la machine sera composée en grande partie de profilés extrudés en aluminium reliés entre eux.
À cela, il faut ajouter une base non-adhérente ainsi qu'une buse adéquate à la viscosité de la cire fondue.
Géométrie
Mécanique
Afin de faire bouger le plateau dans les trois axes et piloter l'extrusion de cire, nous allons avoir besoin de moteurs pas à pas de type NEMA 17.
Il sera également nécessaire d'ajouter un système de chauffe suivi d'une pompe permettant la fonte et l'acheminement de la cire.
Cire d'abeille
La température de fusion de la cire d'abeille est comprise entre 60 et 65°C, mais elle commence à se ramollir dès 35°C et atteint sa température d'évaporation et de risque d'inflammation à partir de 180°C. Les capacités de modelage de la cire d'abeille varient énormément selon la température, et aussi selon l'espèce qui l'a produite.
La cire d'abeille est composée de plus de 300 substances différentes, dont : monoesters 35 %; hydrocarbures 14 %; diesters 14 %; acides libres 12 %; hydroxy-polyesters 8 %; hydroxy-monoesters 4 %; triesters 3 %; acides de polyesters 2 %; acides d'esters 1 %; alcools libres 1 % ; autres 6 %. Les monoesters étant principalement retrouvés dans les triglycérides, cela fait de la cire d'abeille un corps gras, ce qui se traduit par une capacité à absorber les polluants et autres résidus. Le recyclage de la cire d'abeille dépend de sa pureté.
Lorsqu'elle est collectée, elle est mêlée à de nombreuses impuretés, miel, ailes d'abeilles,... il faut donc la traiter. Ceci peut se faire de plusieurs manières, toutes basées sur le principe de faire fondre la cire pour la séparer de ces impuretés:
- l'extracteur solaire utilise la chaleur du soleil mais n'est donc utilisable que lors des heures chaudes de l'été.
- la fusion dans l'eau bouillante qui ne permet pas une extraction complète sans système de pressage mais ne permet que de traiter une petite quantité à la fois.
- les systèmes type bain-marie qui ne conviennent que pour la fonte des rayons les plus jeunes.
Elle est notamment utilisée dans la création de bougies, de tablettes, de cire à cacheter mais également dans celle de moules à cire perdue.
Expérimentations préalables et observations
Impact sociétal et environnemental
Ce projet possède plusieurs impacts environnementaux:
- Permettre aux apiculteurs amateurs de recycler la cire qu'ils produisent par eux même de manière plus simple et précise.
- Offrir un nouveau type d'impression 3D ou tout objet crée peut très facilement être réutilisé pour en créer un nouveau.
- Offrir une nouvelle alternative à l'utilisation de la cire d'abeille.
Ainsi que plusieurs impacts sociétaux:
- Une nouvelle façon de créer des moules à cire perdue de façon précise et requérant peu de ressources.
- Accélération de la création de pièces en cire.
- Une réduction des coûts de la création de pièces.
Comparaison avec solutions existantes
Imprimante 3D classique : Consommation de plastique (non recyclable, polluant à fabriquer)
Améliorations proposées: Utiliser un matériau disponible en abondance, recyclable, durable et non polluant
Besoins en matériel
- Une carte mère RAMPS 1.4
- Profilés extrudés en aluminium
- Moteurs pas à pas de type NEMA 17
- Cire d'abeille
- Système de chauffe de la cire
Biblio/webographie
Imprimante 3D:
- https://marlinfw.org/
- https://reprap.org/wiki/RepRap
- https://www.openhardware.io/
- https://openbuilds.com/
- https://www.sculpteo.com/fr/glossaire/impression-3d-cire/
- PrusaSlicer sur GitHub
- OrcaSlicer sur GitHub
Cire d'abeille:
