La robotique à l’heure de l’impression 3D

Posted By Claire Chabaud on 04/02/2016 | 2 comments

Constuire des automates…s’il y a un bien une idée qui semble poursuivre les hommes à travers le temps, il s’agit de la robotique. Elle a fasciné les hommes et a été le coeur d’un certain nombre de films de science fiction, depuis 2001, l’Odyssée de l’Espace jusqu’à Real Steel. Pourtant, il semblerait que nous rattrapions l’imagination des plus grands réalisateurs et qui sait si dans dix ans nous n’auront pas des robots humanoïdes aussi vraisemblables que les fameux répliquants de Blade Runner.

La robotique en pleine expansion

Le monde de la robotique est en plein essor et Google, par le rachat de Boston Dynamics le 13 décembre dernier, nous confirme qu’il s’agit d’un secteur-clé pour les prochaines années. D’après le New York Times, les premiers outils automatisés seront destinés aux fabricants et aux professionnels, et il ne faut donc pas s’attendre à avoir son robot Google chez soi avant plusieurs années.

D’autres projets en revanche sont plus axés vers les particuliers, comme le projet Poppy Humanoid project, un petit robot humanoïde de 85cm de haut, complètement open source destiné à la recherche, l’éducation et l’art.

Qui est Poppy ?

Poppy est un groupe de personnes réunies autour du désir de rendre la robotique accessible à tout un chacun et pas seulement aux scientifiques. L’objectif est de mettre à disposition en open source un ensemble de pièces modulables et de savoir-faire permettant à chacun de développer sa passion pour la robotique en construisant son propre robot, qu’il s’agisse d’élèves dans le cadre de programme scolaires, d’artistes ou de particuliers. Les pièces sont conçues pour pouvoir être assemblées de différentes manières et combinées entre elles selon le désir de l’utilisateur, tout comme les briques Lego. Comme toute communauté, l’objectif est de rassembler un grand nombre de passionnés dans le domaine afin qu’ils puissent partager leurs connaissances et s’entre-aider pour leurs projets, tout en donnant de nouvelles idées à l’équipe de développement pour faire avancer le projet.

L’impression 3D, une technologie bien connue pour le prototypage rapide 

La robotique est sans doute l’un des principaux domaines techniques faisant intervenir des problématiques importantes d’intégration électronique au sein d’une structure mécanique complexe. Or l’impression 3D est aujourd’hui devenue une solution couramment utilisée pour répondre à ces problématiques. Lors du développement d’un prototype, plusieurs itérations sont souvent nécessaires afin de trouver un modèle de pièce convenable. Si en plus le prototype intègre des parties électroniques, il devient quasiment impossible de designer un prototype fonctionnel du premier coup et la méthode itérative par tâtonnement permet d’appréhender les problèmes les uns après les autres. L’intérêt majeur de l’impression 3D est alors de pouvoir effectuer cette modification directement sur le fichier 3D et de commander la pièce, ce qui assure un retraitement minimal et des délais bien inférieurs à d’autres méthodes : l’usinage par exemple demanderait un retraitement des commandes machines.

L’équipe de Poppy qui désirait étudier l’angle idéal pour le tibia du robot a ainsi pu mener une série d’expériences sur la pièce en question en imprimant deux types de pièces, des tibias droits d’une part et des tibias formant un angle de 6° avec la verticale d’autre part ; une simple modification du fichier CAO leur a ainsi permis d’améliorer la stabilité de leur robot de 30%.

Des structures rigides mais légères

Un des enjeux majeurs de la robotique et plus particulièrement dans le domaine de la robotique humanoïde est le poids des pièces. En effet, un squelette léger nécessite des moteurs moins puissants donc plus légers à leur tour et, à autonomie égale, des batteries plus compactes.

Plusieurs matériaux allient légèreté et résistance, mais la plupart sont onéreux à l’instar de la fibre de carbone. La solution simple et élégante choisie par Poppy est une trame en plastique blanc (polyamide) imprimée par frittage laser (SLS). Cette structure évoquant celle d’une grue serait extrêmement complexe à réaliser par un autre procédé et ne pourrait pas présenter l’énorme avantage de l’impression 3D d’imprimer “en une pièce”. Si cette pièce était moulée en deux parties par exemple, elle présenterait des fragilités aux points de liaisons.

Passer directement du prototype aux petites séries 

On sépare traditionnellement la phase de prototypage d’un projet de celle de production car les méthodes mises en oeuvre différent énormément. Imaginons que nous réalisions un ustensile de cuisine. Le prototype pourrait être réalisé en bois par exemple, mais lors de la phase de production il serait nécessaire de réaliser un moule et de potentiellement repenser la pièce en vue du démoulage. L’impression 3D brûle ces étapes car tout ce qui a pu être réalisé en prototype reste faisable en petites séries et à moindre coût lorsque le service d’impression 3D offre une gestion de l’enceinte d’impression. L’équipe peut donc continuer de développer les versions suivantes du robot tout en permettant déjà aux clients de se procurer les premières versions fonctionnelles.

Si vous êtes intéressés pour un retour sur votre projet de robotique, n’hésitez pas à nous contacter ou à consulter notre page dédiée.