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Marine Loyen - 3/12/2015

Avec le logiciel IceSL, l’équipe du projet Shapeforge facilite l’impression 3D

En 2012, Sylvain Lefebvre, Chargé de Recherches dans l’équipe ALICE du centre Inria Nancy - Grand Est, a obtenu une bourse European Research Council (ERC) pour 5 ans afin de développer des systèmes qui rendent plus accessible l’impression 3D. Il présente, avec Jérémie Dumas, l’un de ses doctorants, le logiciel IceSL, un outil qui synthétise de nombreuses innovations.

Quel est l'objectif du projet Shapeforge ?

SL- Nous voulons simplifier la modélisation d’objets destinés à l’impression en 3D. L’idée est de proposer aux designers des systèmes simples à manipuler et compatibles avec des imprimantes 3D relativement bon marché. Les machines existantes peuvent fabriquer des objets aux formes très complexes. La difficulté consiste plutôt à les modéliser, c’est-à-dire à les dessiner en 3D. Il faut tenir compte des contraintes de l’imprimante, qui impose par exemple une épaisseur minimale de matière et celles liée à l’objet à concevoir, qui doit remplir l’ensemble de ses fonctions. Une table doit tenir sur ses pieds et supporter une certaine charge et un vase doit pouvoir contenir de l’eau sans se renverser. Intégrer toutes ces consignes est plus complexe qu’il n’y parait. Nous travaillons sur des systèmes de modélisation par l’exemple qui font ce travail.

Comment fonctionne la modélisation par l’exemple ?

chaises IceSL Jonàs Martínez, Jérémie Dumas

SL - Imaginons que je souhaite réaliser une chaise, dont les pans seraient composés d’une trame ajourée (voir image). Je dispose d’un modèle simplifié de chaise (en bas à gauche), et du motif de la trame. Il faut ensuite que la chaise tienne debout et résiste quand quelqu’un s’assoit dessus. Notre système permet donc de conjuguer des contraintes esthétiques (chaise / trame ajourée) en tenant compte des forces qui vont s’exercer sur l’objet. L’algorithme trouve, parmi toutes les possibilités, la solution qui répond le mieux à tous les critères. Dans ce cas précis, on constate que l’assise, qui doit résister à une certaine pression, est moins ajourée à certains endroits pour être plus solide. Ce type d’objets serait très difficile à réaliser sans l’aide de notre algorithme.


En quoi consiste l'apport du logiciel IceSL mis au point par votre équipe ?

JD- Pour lancer une impression 3D à partir d’une modélisation, il faut normalement passer par un maillage. Il s’agit d’un document qui décrit la surface de l’objet sous la forme d’un nuage de points et de triangles. C’est à partir de là que la représentation 3D peut être traduite en instructions pour l’imprimante. Obtenir ce maillage est parfois une opération délicate, surtout si l’objet a une forme très complexe ou s’il est créé en combinant de nombreux autres objets. Avec IceSL, nous épargnons cette étape à l’utilisateur. Le logiciel permet de passer en temps réel de la représentation 3D au « tranchage », c’est-à-dire à la liste d’instructions à donner à la machine. Le tranchage indique en quelque sorte le chemin que doit emprunter la tête d’impression pour déposer la matière.

IceSL facilite aussi la modélisation, car un utilisateur peut y concevoir ses objets en associant des formes géométriques déjà existantes. Par exemple, cette seconde image montre comment une figurine (le robot) peut être combinée avec une tasse pour obtenir un nouvel objet. IceSL est très performant sur ce type de recombinaisons.

Combinaisons IceSL Maker Fair Robot par MAKE, Coffee cup by tioguerra - CC BY-SA 3.0

Quelles pourraient-être les applications industrielles d'IceSL ?

SL- Le logiciel peut être très utile pour fabriquer des pièces mécaniques : une pince de robot par exemple. Le milieu médical s’y intéresse, notamment pour réaliser des prothèses, car il faut souvent combiner des données issues du patient en 3D (obtenues à partir d’un scanner) avec la prothèse qui doit parfaitement s’adapter au patient. IceSL permet de visualiser rapidement ces étapes et d’ajuster la forme de la prothèse. Une fois celle-ci finalisée, il est possible de l’envoyer directement à l’imprimante 3D, sans quitter le logiciel.

Sylvain Lefebvre est chargé de recherches chez Inria Nancy - Grand Est au sein de l’équipe ALICE. En 2012, il a obtenu une ERC Starting Grant pour son projet ShapeForge et a reçu un financement de 5 ans.

Jérémie Dumas est doctorant chez Inria Nancy - Grand Est, intégré à l’équipe du projet Shapeforge. Il a beaucoup contribué au développement du logiciel IceSL qui est déjà utilisable en ligne : http://shapeforge.loria.fr/.

 

ALICE est une équipe projet commune entre Inria, le CNRS et l'Université de Lorraine.

Mots-clés : IceSL ALICE Jérémie Dumas ERC 2012 Europe Sylvain Lefebvre ShapeForge Impression 3D

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