Épreuve U33 - Bac PRO EDPI - Métropole juin 2019

Présentation

1 Mise en situation

Pourtant déjà largement utilisée dans le milieu industriel (mécanique, aéronautique, aérospatiale, automobile, médecine…), l’impression tridimensionnelle commence de plus en plus à se destiner aux particuliers.

Cette orientation domestique de l’impression 3D est issue du projet RepRap.

2 Le projet RepRap

RepRap(contraction de Réplication Rapid Prototyper) est un projet britannique de l’université de Bath, développé depuis 2006.RepRap vise à créer une imprimante tridimensionnelle en grande partie auto-réplicative et libre, c’est-à-dire sans brevet et dont les plans sont disponibles pour tout le monde sur internet.

Ce projet a pour but de permettre la création d’une machine capable de répliquer une partie des pièces la constituant.

Le propriétaire d’une imprimante RepRap peut ainsi réimprimer les pièces plastiques de son imprimante pour les personnes de son choix. Les autres pièces mécaniques devant être achetées.

3 La société Emotion Tech

La société Emotion Tech, située à Toulouse (31), distribue les produits RepRap en France. De plus, elle développe, conçoit, modifie et commercialise, via internet, des imprimantes 3D vendues en kit, ainsi que leurs pièces détachées.

4 Description du produit

La Prusa i3 est une imprimante 3D capable de fabriquer des objets en trois dimensions à partir d'un modèle numérique conçu en CAO ou téléchargé sur internet.Elle est actuellement la troisième version des imprimantes 3D RepRap conçue par Josef Prusa et modifiée par Emotion Tech.

L’imprimante est vendue dans un kit composé de pièces imprimées et des autres pièces mécaniques (transmission, alimentation, guidage, assemblage…).

La Prusa i3 est le produit phare de la société et l'un des modèles les plus diffusés en Europe.

Caractéristiques de la machine :

• Coût : 550 €
• Zone d'impression: 200mm x 200mm x 180mm.
• Résolution mécanique nominale X et Y: 0.015 mm.
• Résolution mécanique nominale Z : 0.78 mm.
• Épaisseur de la couche (Z) : 0.10 à 0.50 mm.
• Vitesse: jusqu'à 125mm/s en impression.

5 Fonctionnement de l’imprimante Prusa i3

Cette machine est utilisée pour modéliser des prototypes de pièces ou des objets plus ou moins complexes par dépôt de fil en fusion (FDM) :

La tête d’impression et/ou le lit chauffant se déplacent selon les axes X, Y et Z afin que la matière se dépose correctement à l’endroit prévu.

Déplacement en hauteur, selon l’axe Z, de la tête d’impression :

Le déplacement en hauteur de la tête d’impression est assuré par les 2 moteurs Z qui fournissent un mouvement de rotation aux tiges filetées. L’écrou (rep12), inséré dans le support X moteur transforme cette rotation en une translation de la tête d’impression.

Déplacement en profondeur, selon l’axe Y, du lit chauffant :

Le lit chauffant, assemblé sur le chariot Y, se déplace en profondeur selon l’axe Y par l’intermédiaire du moteur Y. Il entraîne un système de poulies-courroie. La courroie liée au chariot assure sa translation par rapport au bâti.

Déplacement latéral, selon l’axe X, de la tête d’impression :

Le moteur X entraîne un système de poulies-courroie. La courroie fixée sur la tête d’impression assure sa translation par rapport au bâti.

6 Problématique

Lors de la phase d’assemblage de leur machine, les utilisateurs de la Prusa i3 rencontrent des problèmes :

Problème 1

Les montages légèrement serrés des douilles à billes (rep. 4) et de l’écrou hexagonal (rep. 12) doivent se faire à l’aide d’un maillet. Cette contrainte déforme et fragilise le support X moteur (rep. 7)

Problème 2

Des difficultés sont constatées lors de l’assemblage de la tige de guidage (rep1) dans les douilles à billes (rep. 4) et de la tige filetée (rep. 2) dans l’écrou (rep.12). Cela est dû au manque de précision de l’impression 3d et à la déformation du support

Le bureau d’études décide donc de remplacer le support X moteur imprimé (rep. 7) par une pièce en aluminium usiné par commande numérique afin de remédier aux problèmes de déformation et de précision.

Travail demandé

1 Débuter la session
2 Compléter les tableaux d’analyse du support X moteur des fonctions 2 ,3 et 4 et des relations R1, R2, R3 et R4.
3 Rechercher les cotes dimensionnelles issues des chaînes de cotes J.
4 Définir le géométral du support X moteur (rep. 7).
5 Réaliser la cotation de définition.
6 Finir la session.