Lithophanes : Créer des images en impression 3D et choisir le bon filament

Saviez-vous que vous pouvez imprimer des images avec votre imprimante 3D ? Oui, comme une imprimante classique mais plus sophistiquée et avec un aspect tridimensionnel. Ces images s'appellent des lithophanes et peuvent être imprimées sur une imprimante 3D bon marché ordinaire.

Dans cet article, nous allons apprendre sur les lithophanes imprimés en 3D : ce qu'ils sont, la meilleure façon de les imprimer, quel matériau utiliser, et les étapes à suivre pour créer notre propre lithophane. Concisément, comment pouvez-vous créer votre propre lithophane ?

Pour créer un lithophane personnalisé, vous devez sélectionner une image haute résolution avec des caractéristiques à fort contraste. Au moyen d'outils en ligne gratuits, vous pouvez créer un fichier .STL contenant le lithophane, que vous pourrez ensuite importer dans le slicer de votre choix. Avant de lancer l'impression, il est très important de régler le pourcentage de remplissage à 100 % afin de réussir l'impression d'un lithophane.

Maintenant que vous connaissez déjà les bases d'un lithophane, vous vous demandez peut-être quel type de filament utiliser.

En raison de la nature des lithophanes, l'acide polylactique (PLA) blanc se distingue comme le meilleur type de filament pour ce type d'impression. Néanmoins, il est important de noter que le PLA a une faible température de transition vitreuse (environ 60 °C), il est donc recommandé d'éclairer le lithophane avec une LED. Elles sont plus économes en énergie et gaspillent moins d'énergie sous forme de chaleur.

Dans les cas où ce n'est pas une option, vous devriez imprimer le lithophane avec du PETG, qui est plus résistant à la chaleur mais aussi plus difficile à imprimer.

Qu'est-ce qu'un lithophane ?

Les lithophanes sont des images que l'on peut voir en faisant passer la lumière à travers une fine feuille translucide. En raison des différents niveaux d'épaisseur dans la feuille, la lumière ne peut pas la traverser de la même manière à chaque point de la surface.

Les parties plus épaisses apparaîtront sombres tandis que les parties plus fines laisseront passer la lumière, rendant ces zones plus claires. Le résultat final est une image, similaire à une photographie.

Autrefois, les lithophanes étaient sculptés dans la cire, mais aujourd'hui nous pouvons utiliser nos imprimantes 3D pour cela. Si nous y pensons, ces images sont le résultat de différentes variations d'épaisseur sur une surface.

Ces variations peuvent être réalisées sur une imprimante 3D, en ajoutant des couches sur l'axe Z ou en augmentant la quantité ou l'épaisseur des lignes dans notre conception. Ensuite, avec un rétroéclairage ou une lampe, nous pourrions voir l'image comme une photographie normale.

En d'autres termes, vous pouvez facilement créer une image de votre famille, de vos amis ou de votre animal de compagnie pour votre maison, en utilisant des outils gratuits. Un lithophane est un excellent cadeau pour les occasions spéciales. Vous pouvez prendre un selfie et l'envoyer en cadeau à un ami après une journée spéciale ensemble. Ou vous pouvez fabriquer une lampe utilisant des lithophanes : quand vous l'allumez, les images seront projetées.

Comment créer un lithophane personnalisé

Avant de commencer à créer notre propre lithophane, faisons une liste rapide de ce dont nous aurons besoin pour accomplir ce travail !

• Une imprimante 3D : nous supposerons que vous avez une imprimante parfaitement calibrée et que vous êtes un utilisateur expert (ou presque). Si vous n'en avez pas, vous serez quand même initié à une nouvelle application de l'impression 3D que vous ne connaissiez pas. Assurez-vous simplement que les pas de vos axes sont correctement calibrés, sinon votre image sera déformée. De plus, les paramètres de rétraction doivent être correctement réglés, sinon le stringing sur votre objet affectera la qualité d'impression.
• Une photographie ou une image : cela peut être tout ce qui vous vient à l'esprit. Pour commencer, vous pouvez choisir des images simples (par exemple des personnages de dessins animés) ou des dessins à fort contraste. Si vous faites cela, vos premiers essais seront plus rapides à imprimer et vous pourrez corriger toute erreur qui apparaît. Le format JPG est le mieux adapté pour les images dans ce cas en raison de sa taille et de sa haute qualité d'image.
• Un logiciel de tranchage : utilisez votre favori. Vous n'aurez pas besoin d'outils complexes. À la seule exception du pourcentage de remplissage, nous utiliserons principalement des paramètres standards. Si vous êtes compétent pour obtenir de bonnes impressions avec votre machine, conservez la plupart des paramètres que vous utilisez habituellement. Rappelez-vous simplement de régler le pourcentage de remplissage à 100 %. Sinon, vous obtiendrez un lithophane avec une grille translucide (ou nid d'abeille, ou le motif que vous utilisez pour le remplissage). J'utilise Cura comme slicer de prédilection, mais, encore une fois, n'importe quel slicer conviendra.
• Un outil en ligne pour convertir les images en fichiers STL : bien que vous puissiez utiliser des logiciels de conception avancés comme Autodesk Fusion 360 pour créer un lithophane, nous pouvons éviter la courbe d'apprentissage et aller directement vers des outils en ligne conçus à cet unique effet. Dans cet article, nous utiliserons un outil en ligne gratuit qui ne nécessite pas d'inscription, offre de nombreuses options de personnalisation et donne d'excellents résultats. Il est développé par 3dp.rocks et vous pouvez le consulter ici.

Création de votre lithophane

Une fois sur le site web, cliquez sur le bouton « IMAGES » puis téléchargez l'image que vous avez choisie depuis votre ordinateur.

Pour faciliter votre première tentative, choisissez le type « FLAT » (plat) dans le menu du bas. Une fois que vous avez terminé votre premier lithophane et que vous êtes satisfait des résultats, vous pourrez essayer des formes plus complexes.

Cliquez sur « Refresh » (Rafraîchir) puis sur « Settings » (Paramètres). Cela ouvrira un menu avec de multiples options.

La première est « MODEL » (Modèle) et elle nous permet d'ajuster la taille et la résolution du lithophane. Je vous recommande de commencer avec une taille maximale de 150 mm, une épaisseur de 3 mm, et 0 pour la bordure.

« Thinnest Layer » (Couche la plus fine) nous permet de choisir la plus petite largeur de l'image. Ici, je vous conseille de régler la largeur de votre buse. J'utilise généralement 0,4 mm. Une taille de buse plus petite améliorera la qualité de l'image mais augmentera le temps d'impression.

Vous pouvez modifier le reste des paramètres une fois que vous maîtriserez ce tutoriel.

La deuxième option du menu est « IMAGE » Settings (Paramètres d'image), et elle contient différents effets à appliquer à votre lithophane. Pour l'instant, nous laisserons tout par défaut sauf « Negative Image » (Image négative) : nous le changerons en « Positive Image » (Image positive). Cliquez sur Refresh après cela.

Le dernier menu d'options est « Download Settings » (Paramètres de téléchargement), et il nous permet de changer le format de notre fichier 3D. Sélectionnez binaire et manuel pour continuer. Maintenant que vous êtes prêt à télécharger votre lithophane, cliquez sur télécharger et importez votre modèle 3D dans votre slicer habituel.

Tranchage de votre lithophane

Il est très important que vous décidiez dans quelle position vous allez imprimer le modèle 3D. Vous pouvez l'imprimer soit verticalement, soit horizontalement. Si vous choisissez la première option, la hauteur de couche peut être inférieure à la largeur de la buse, ce qui améliore la résolution de l'image. Je vous recommande d'utiliser 0,1 mm comme hauteur de couche.

L'inconvénient d'imprimer un lithophane verticalement est que le temps d'impression augmentera drastiquement. Cela peut être réduit en ajustant les paramètres de jerk et de vitesse, mais cette fois concentrons-nous sur l'obtention d'une belle impression plutôt que sur la rapidité.

Si pour une raison quelconque vous préférez imprimer horizontalement, vous devrez changer le paramètre « thinnest layer » (couche la plus fine) pour la hauteur de couche choisie. En raison de la résolution inférieure, les plus petits détails de votre lithophane peuvent disparaître, donc je ne vous recommande pas de l'imprimer de cette façon.

La vitesse d'impression est un autre paramètre clé dans ce projet : pour maintenir une haute résolution dans votre image, vous devrez réduire la vitesse à 30-40 mm/s. De petites différences dans le périmètre de votre objet entraîneront des marques disgracieuses, donc commencez lentement et augmentez la vitesse plus tard quand vous serez à l'aise.

L'importance de la vitesse de déplacement lors de l'impression de lithophanes ne peut être surestimée. Regardez l'exemple suivant du même fichier imprimé avec des paramètres différents :

Il n'y a que deux différences entre les deux impressions, mais elles ont grandement amélioré le résultat. La vitesse de déplacement a été réduite de 45 mm/s à 30 mm/s, tandis que la hauteur de couche est passée de 0,3 mm à 0,2 mm. Le filament utilisé dans les deux cas était un PLA blanc générique que j'avais sous la main (correctement conservé et en bon état).

L'augmentation du temps d'impression était notable, mais dans l'ensemble de l'impression 3D, les lithophanes ne nécessitent pas tant de filament ou de temps que cela.

Le pourcentage de remplissage dans votre impression doit être à 100 %. Sinon, le slicer ne remplira pas les espaces plus épais et l'effet « zones plus sombres » ne sortira pas.

Meilleurs matériaux pour l'impression de lithophanes

Comme vous le savez, le PLA est le matériau le plus facile à utiliser, c'est donc une excellente option pour imprimer des lithophanes. Lorsque les parties les plus fines sont imprimées, il semble translucide, et il devient plus sombre lorsque l'épaisseur augmente. Cet effet devient encore plus marqué lorsque du PLA blanc est utilisé.

Bien que vous puissiez utiliser n'importe quelle couleur claire, le blanc est la meilleure option car il obtient les meilleurs résultats même avec des lampes de faible puissance. Les couleurs sombres ne laissent pas la lumière traverser le lithophane, donc elles ne conviennent pas à cela.

L'inconvénient de l'impression 3D de lithophanes avec du PLA est la résistance thermique limitée de ce matériau. À 60 °C, le PLA commence à perdre sa forme et devient mou. Beaucoup de gens font des lampes lithophanes, et si l'ampoule devient trop chaude, le PLA pourrait fondre et ruiner l'objet. Une excellente solution pour cela est de remplacer la lampe par une avec des LED. Celles-ci sont plus lumineuses et ne chauffent pas trop.

Une autre excellente option pour imprimer des lithophanes est le PETG, qui est encore plus translucide que le PLA (les bouteilles de soda sont faites de ce matériau). Il peut résister à des températures plus élevées et ne casse pas si facilement. Comme point négatif, ce matériau n'est pas si facile à imprimer. Il peut causer plus de gauchissement, une faible adhérence entre les couches et du délaminage. De plus, il nécessite un plateau chauffant.

Le nylon peut résister jusqu'à 90 °C et il est encore plus translucide que le PLA, il peut donc être utilisé pour ce type d'impression. Si vous êtes très compétent en impression 3D, vous pouvez essayer un lithophane en nylon, mais à mon avis, cela n'en vaut pas la peine.

Ce matériau est plus cher et vraiment difficile à imprimer. Il doit être sec sinon il commencera à boucher. De plus, vous aurez besoin d'une buse spéciale : le nylon a besoin d'environ 250 °C pour être imprimé. Si votre extrudeur a des pièces imprimées en 3D, oubliez le nylon.

Je ne recommande pas d'utiliser de l'ABS pour cela. Il est vrai qu'il peut résister à des températures plus élevées, mais l'opacité de ce matériau est trop élevée. De fines couches d'ABS peuvent bloquer toute la lumière de la lampe, donc vous ne pourrez voir aucune image dans votre lithophane.

En résumé, le PLA reste la meilleure option. Choisissez maintenant une image, allumez votre imprimante, et plongez dans le monde des lithophanes !

Matériaux recommandés : Filament PLA blanc et filament PETG blanc.

Peut-on imprimer un lithophane avec une imprimante SLA ?

Il est absolument possible d'imprimer un lithophane en utilisant une imprimante SLA à base de résine. En fait, le niveau de détail et de précision que l'on peut obtenir en utilisant ce type d'imprimante sera beaucoup plus élevé par rapport à une imprimante FDM. Néanmoins, les lithophanes ne sont généralement pas imprimés avec la technologie SLA en raison de la surface d'impression plutôt petite que ces imprimantes ont habituellement.

Meilleurs paramètres de slicer pour l'impression de lithophanes

Peu importe le slicer que vous utilisez, les paramètres ne seront pas différents. En fait, certains slicers peuvent déjà inclure un profil spécifique pour l'impression de lithophanes, vous pourriez donc essayer ceux-là en premier.

Puisque le PLA sera probablement votre filament de choix, voici les paramètres idéaux pour obtenir des lithophanes de haute qualité.

Paramètres idéaux du slicer pour l'impression de lithophanes (PLA) :

• Température d'impression : 200 – 210 °C
• Température du plateau : 50 – 65 °C
• Hauteur de couche : 0,12 mm jusqu'à 0,2 mm pour plus de détails
• Rétraction : 6 mm
• Remplissage : 100 %
• Vitesse : 50 mm/s
• Vitesse de la première couche : 20 mm/s
• Hauteur de la première couche : 0,2 mm
• Vitesse du ventilateur initiale : 0 %
• Vitesse du ventilateur (après les couches initiales) : 100 %

Si vous décidez d'essayer avec du PETG, ajustez simplement les températures d'impression et de plateau en conséquence : température d'impression 230 °C et température du plateau 80 °C.

Conclusion

L'impression de lithophanes est beaucoup plus facile que la plupart des gens ne le pensent, car vous n'avez qu'à télécharger l'image dans le logiciel qui la convertira en un fichier pouvant être tranché par le slicer, régler le remplissage à 100 % et c'est à peu près tout.

J'espère donc que vous essaierez et imprimerez votre premier lithophane bientôt !

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