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Imprimez votre avion !
Présentation : Laurent Schmitz
L’impression de modèles RC en 3D existe déjà depuis quelques années mais avec des résultats souvent incertains : matériau fragile, modèles de petite taille, conception pas toujours adéquate et surtout une masse plus élevée qu’un avion classique en mousse moulée ou même en balsa. La mise sur le marché de filaments ultralégers et les progrès tant dans les imprimantes que la conception changent aujourd’hui la donne.
J’avais déjà vu voler un avion imprimé en 3D : un petit modèle "façon Spitfire", bien trop lourd et aux ailes qui prenaient dix degrés de dièdre à chaque ressource. Le premier atterrissage avait réglé son compte à l’engin, qui s’était démantibulé au contact de la piste. Autant dire que j’avais un petit à priori concernant cette nouvelle forme d’aéromodélisme. J’ai donc acquis une imprimante 3D avec l’idée de mouler uniquement des pièces spécifiques : capots, cônes, armement, détails, etc. Mon choix s’est porté sur la Creality Ender-3 S1, un grand classique dans la catégorie "pas chère supérieure". En même temps que l’imprimante, j’ai commandé du PLA "moussant" de chez 3DLabPrint en 1,75 mm de diamètre. Ce filament baptisé "PolyLight" a la particularité de gonfler à partir de 230 degrés. Comme il s’étend, il en faut moins pour un même volume d’impression. Le fabriquant annonce une masse fort réduite, jusqu’à la moitié d’un PLA traditionnel. 3DLabPrint recommande le programme "slicer" payant Simplify3D mais donne des indications pour ceux qui préfèrent Cura, le logiciel gratuit le plus courant et que j’ai choisi.
PolyLight de 3DLabPrint : mes réglages pour Cura
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Comme j’ai trouvé tout un tas de charges externes et de bombes à l’échelle sur "Thingiverse", je me lance dans l’impression en PolyLight (abrégé "LW" pour "Light Weight") de missiles Sidewinder. Ma fille m’en avait déjà sorti en PLA classique sur son imprimante, ce sera l’occasion de comparer la masse et la finition. Faute classique de débutant, je charge le plateau avec les deux pièces du missile plus une munition antiradar "Shrike", croyant optimiser le temps d’impression... Le matin je découvre les pièces entourées de cheveux d’ange un peu partout, là où la buse a voyagé d’un objet à l’autre. |
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Le filament LW continue à sortir de lui-même tant que la buse est chaude, même quand le moteur d’alimentation est coupé. Il est donc préférable d’imprimer pièce par pièce sinon le nettoyage est fastidieux, on perd du filament et la finition est moins bonne. Malgré ma bourde, après ébarbage le résultat est bluffant ! Le missile ne pèse que 8 grammes contre 20 pour la version en PLA. Le nouveau Sidewinder est pourtant un peu plus grand que le précédent.
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Cerise sur le gâteau, là où le PLA est très cassant, le LW plie, ce qui le rend plus résistant aux chocs et manipulations.
Ultraléger |
La pièce en LW est très légère et au toucher, on dirait du papier mâché. Sa surface est granuleuse, la structure interne se voit plus que sur la version en PLA. Les détails sont aussi moins fins. Après peinture et décoration, le missile a fière allure sauf à mettre le nez dessus. Pour le mince fuseau des missiles j’ai maintenant trouvé une technique idéale : je dessine la couleur de fond et toutes les inscriptions de servitude, bandes colorées et détails avec un logiciel (Illustrator) sur un rectangle dont la largeur correspond au périmètre du tube, plus 3 mm de recouvrement. Pour rappel, le périmètre = 3,14 x le diamètre. J’imprime ce décor sur de l’autocollant en vinyle avec une imprimante laser couleur. Après découpe il reste à enrouler l’autocollant. Il adhère mal sur le matériau mais comme il finit par se coller sur lui-même ce n’est pas grave. L’aspect est très réaliste et parfaitement lisse, pour une prise de masse minimale.
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Bon à savoir |
Au début j’ai eu un mal de chien à décoller les pièces du plateau magnétique en acier. En pliant le plateau, la pièce s’arrache en laissant sa base soudée au support. Pas moyen de la récupérer, je dois la séparer au cutter. Reste une emprunte très difficile à nettoyer. Lame de rasoir, papier de verre ou acétone, rien n’y fait : le LW est imprégné dans la surface comme une peinture. Après quelques pièces mon plateau est mort, j’ai même endommagé la couche de surface à force de gratter, couper, poncer. J’en commande un autre de la marque "BIQU SSS"(vendu par Kingprinter sur Amazon.de) et je mets l’ancien au rebut. Heureusement, ce n’est pas très cher : moins de 20 euros. Ce nouveau plateau s’avère excellent, bien meilleur que l’original. Mais je ne l’utilise jamais pour le LW. En effet, entre-temps j’ai découvert qu’on peut parfaitement imprimer le PolyLight directement sur le verso du vieux plateau, à même l’acier ! Avec un "Rim" dans les réglages d’impression, ça marche parfaitement pour les pièces pas trop hautes. Après refroidissement, elles tombent toutes seules de la plaque, sans laisser de trace ! Pour les objets hauts et étroits, ça n’adhère pas assez et je me suis retrouvé deux fois avec une sorte de nuage de filament pendu à la buse… Depuis, j’ajoute sur l’acier un voile de colle en bombe (la laque pour cheveux aurait le même effet). C’est efficace et ça se nettoie facilement à l’acétone. Le nouveau plateau me sert maintenant pour le PLA normal et le PETG : que du bonheur !
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L’imprimante a bien tourné, j’ai imprimé au LW toutes les charges de mon A7 Corsair II à l’échelle 1/9,5. Je vous laisse juger du résultat sur la photo, c’est spectaculaire ! Impossible de voler avec tout ça imprimé en PLA, la masse aurait été bien trop élevée.
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J’ai aussi imprimé un petit avion et la moitié d’un autre, de 1,24 m d’envergure. La bobine est pourtant loin d’être vide. Le PolyLight de 3DLabPrint est donc un choix très économique car on imprime deux fois plus qu’avec la même quantité de PLA standard.
Ta-152 : le test ultime ! |
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Fort de mes succès avec le PolyLight, je décide d’en commander une seconde bobine, de couleur balsa cette fois. J’ajoute à mon panier un kilo de PLA spécial "aviation" du même vendeur. Selon 3DLabPrint, le "PolyAir" est beaucoup plus solide pour la même masse et la même facilité d’impression que du PLA standard. Il faut juste régler la température à 230 degrés pour la buse et 60 degrés pour le plateau. Notez que la firme fait régulièrement des promotions, j’ai donc eu mes bobines à moins de 30 € pièce, ce qui est très raisonnable. Comme l’usine se trouve en Europe (en république Tchèque), les frais de port ne sont pas élevés et la marchandise arrive en moins d’une semaine. Pour compléter la commande, j’ai ajouté un chasseur de la Luftwaffe Ta-152, une version ultrarapide du célèbre FW-190. |
Pour une vingtaine d’euros, on télécharge un dossier avec toutes les pièces au format "stl" ainsi que les "GCodes" prêts à imprimer. Il n’y a pas de protection contre la copie, le fabriquant compte sur votre honnêteté. Inutile de me demander les fichiers, 3DPrintLab mérite bien cette petite contribution, d’autant que le modèle est remarquablement bien conçu, avec de nombreux détails maquette et un beau mode d’emploi en téléchargement libre. Notez que si vous hésitez, ils ont aussi un petit Piper
gratuit (avec même des flotteurs !). Le Ta-152 s’imprime en "PolyAir" pour les 2/3 des pièces et en "PolyLight" pour l’extérieur des ailes, l’arrière du fuselage, le capot et quelques détails. |
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Je commence par la partie avant du fuselage, directement depuis le
GCode fourni (prévu au départ pour une imprimante Prusa
mais qui s’avère parfait pour l’Ender). Les pièces
finies sont superbes.
Le PolyAir est blanc translucide et effectivement solide car un peu
souple, contrairement au PLA qui est cassant à la torsion ou
à l’impact. Il ne se délamine pas du tout, les tranches
sont parfaitement soudées l’une à l’autre.
La surface comporte en outre de nombreux détails et lignes de
panneaux en creux. Ce qui m’inquiète un peu c’est
qu’il n’y a nulle part de longerons ! C’est la structure
interne qui est supposée donner la rigidité. Là,
je suis plus que sceptique. Pour le fuselage, peut-être, mais
pour cette aile démesurée ? Bon, on verra. Dans le pire
des cas, j’ajouterai un barreau de carbone…
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Une semaine plus tard, l’avion est fini. Les pièces s’emboîtent de façon diabolique et se collent facilement avec une cyano épaisse. Contrairement à la notice, je n’ai pas utilisé de colle fluide, qui devient cassante après un coup d’accélérateur. Je n’ai pas renforcé les ailes, elles sont assez solides telles-quelles, à ma grande surprise.
En revanche, l’arrière du fuselage en filament LW donne une impression "pot de yaourt".
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Pour éviter de l’écrabouiller en le prenant en mains, j’ai ajouté des âmes en Dépron 6 mm.
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La différence est flagrante, le truc tout mou devient bien rigide et peut être manipulé sans risque, au prix de dix grammes de Dépron.
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Pour coller les âmes de Dépron, j’utilise de la colle polyuréthane (PU). Si on y ajoute une petite goutte d’eau ou de salive, on obtient une masse laiteuse qui gonfle énormément, ce qui permet de fixer des pièces qui ne sont pas parfaitement ajustées.
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La mousse PU est aussi très efficace pour appliquer des congés et renforts, ou pour combler des trous. La préparation est un peu laborieuse car la PU est d’abord hydrophobe : on a l’impression de vouloir diluer un chewing-gum, ça ne marche pas. Mais à force de touiller, d’un coup le mélange se fait. On a alors quelques minutes pour l’appliquer avant gonflage. Cette colle est sèche au toucher après une heure et totalement durcie le lendemain.
Thingiverse |
Juste pour le plaisir j’ai imprimé
aussi un cône maquette et même la turbine de refroidissement,
tous deux trouvés sur "Thingiverse". La pièce avec le cockpit ne me plaisait pas, je l’ai donc recommencée en PETG transparent. |
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| On ne voit pas bien l’ébauche de pilote
qui se cache dessous, mais en vol ça ne se remarque pas trop. 3DLabPrint préconise une motorisation jusqu’à 6S ! C’est monstrueusement trop pour un "warbird" d’un kilo. Avec 300 watts il devrait déjà bien voler. Comme j’ai un ancien moteur 1.150 kV qui tire 33A en 3S avec une hélice APC 10x5, c’est ce que je monte dessus, après avoir imprimé le bâti en PETG. Avec un Li-Po 2.200 mAh ça devrait être parfait. Sur la balance, l’avion terminé et décoré pèse 777 g tout juste. Avec l’accu il est prêt à décoller à 960 g, soit une charge alaire "paisible" de 45 g/dm². Même avec l’accu, le contrôleur et le récepteur à fond en arrière, il est toujours centré presque 1cm devant le point recommandé. |
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Comme 3DLabPrint conseille d’avancer le centrage pour les premiers vols, je ne m’en fais pas trop. Motorisé comme ça, l’avion tire plus que son poids à la verticale. Aucun doute que ça sera suffisant ! Je termine le boulot avec une décoration "Avril 1945" à l’aérographe. La peinture acrylique de la série "XF" de Tamiya couvre parfaitement les matériaux mais la teinte semble plus sombre que d’habitude. J’ai peint les marques en me servant de pochoirs, les lignes de surface et détails ont été surlignés au crayon 2B. Au final l’avion a fière allure. Il est déjà assez imposant pour un modèle de moins d’un kilo. Il n’a fallu que deux semaines de travail en soirée pour le terminer. Rendez-vous au terrain pour le premier test. |
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Premier vol |
Pour ce premier test, j’ai trouvé un volontaire pour lancer l’avion. C’est nécessaire parce que le modèle n’a pas de train. Comme c’est une aile basse, la bonne procédure est de le lancer "par en bas", en prenant le fuselage d’une main au niveau du bord d’attaque. On peut aussi le lancer seul, sur le dos, mais pas pour un premier vol… A l’avenir, je lui ajouterai un crochet pour le lancer à la catapulte. |
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Je m’attends à un coup de couple vers la gauche et je ne suis pas déçu : il part immédiatement sur la tranche, malgré des ailerons partiellement braqués à droite. C’est sans conséquence car le moteur est assez puissant. L’avion prend rapidement assez de vitesse et retrouve une assiette normale. 3DLabPrint n’a pas prévu d’anticouple ni de piqueur mais l’avion vole droit avec la propulsion à zéro degrés de calage. Avec l’hélice 10x5, la vitesse n’est pas élevée, en fait c’est très réaliste.
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La traction est au rendez-vous, les loopings peuvent monter à l’infini. Après quelques ressources et virages serrés, mes craintes concernant l’absence de longerons et clés d’ailes sont apaisées : il ne cassera pas tout de suite en vol. Les débattements sont corrects. Avec ces longues ailes, le tonneau n’est pas ultra-rapide mais confortable. Cependant, le modèle se comporte comme si le servo de profondeur avait du jeu ou un retour au neutre imprécis : lors d’une remise à plat, parfois il cabre et parfois il pique. C’est désagréable et cela nuit à la pureté des trajectoires. Après contrôle, les commandes fonctionnent parfaitement et reviennent exactement au neutre à chaque fois. Je soupçonne le centrage avant de causer ce phénomène. Car en effet, l’appareil est trop lourd du nez. Je vais devoir trouver un accu plus léger. Je le pose après seulement 5 minutes de vol car je n’ai aucune idée de ce qu’il a consommé. Avec sa grande aile basse, l’avion allonge beaucoup mais à part ça l’atterrissage est une formalité.
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Le testeur d’accus annonce encore presque 60%, je pourrai donc sans problème opter pour un Li-Po plus petit. Ou ajouter un peu de plomb dans la queue pour ramener le CG au point indiqué par 3DLabPrint.
Convaincu ! |
Après ces aventures en 3D, je dois dire que je suis convaincu ! Les filaments PolyLight et Polyair offrent une vraie alternative au balsa et à la mousse, que ce soit pour des accessoires ou pour un avion complet. Par ailleurs, le Ta-152 vendu par 3DLabPrint est un modèle étonnant, solide et léger avec en prime un aspect réaliste. Si les autres avions proposés par le fabriquant sont aussi
bien conçus, je me laisserais bien tenter par le B-25 de
1,72 m, le biplan Waco de 1,44 m ou le Edge 540 de 1,85 m… |
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Les modèles imprimables en 3D vont à mon avis révolutionner
l’aéromodélisme, en offrant des appareils relativement
vite montés, originaux, performants et réparables, puisqu’il
suffit d’imprimer à nouveau la pièce cassée.
Par ailleurs, plus de risque que le kit soit épuisé :
le catalogue des avions ne cessera de grandir.
Financièrement, c’est avantageux puisqu’on peut télécharger
les fichiers pour le prix des frais de ports d’un ARF traditionnel.
L’impact pour l’environnement d’un avion imprimé
en 3D est en outre favorable, puisqu’il ne faut plus d’usines
en Asie, ni de containers maritimes pour l’envoi en Europe, de
camions pour distribuer les énormes caisses, de matériaux
d’emballage, de bois exotique, etc.
L’aspect créatif est même préservé
puisque le "maker" peut modifier les fichiers à sa
guise. Il reste aussi un minimum de montage à charge du pilote,
ce qui lui procure un meilleur "ressenti" de sa machine et
un plus grand plaisir lors du vol.
La seule inconnue concerne la tenue dans le temps des matériaux,
notamment lors des périodes de grande chaleur, car les pièces
imprimées sont connues pour se déformer au-delà
de 50°C.
Enfin, on peut espérer que cette technologie de pointe arrive
à rendre le goût de la construction et du travail manuel
que les ARF et autres "prêts à crasher" ont estompé
chez les modélistes...
Contact : laurent.schmitz@jivaro-models.org
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