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Utiliser un fichier paramétrique

L’objectif de cet article est d’expliquer comment utiliser un modèle 3D paramétrique (téléchargé sur internet) avec OpenScad, afin d’obtenir un objet sur-mesure, sans connaissances particulières. Il n’y a besoin d’aucune expérience en 3D ou en programmation pour suivre ce qui est décrit ici. Par contre, si vous voulez apprendre le fonctionnement d’OpenScad et comment créer des fichiers 3D paramétriques, reportez vous à la documentation en ligne du logiciel.

 

  • QU’EST CE QU’UN FICHIER PARAMÉTRIQUE ?

Un fichier paramétrique est un modèle 3D à « géométrie variable ». C’est un fichier 3D, mais constitué uniquement de combinaisons de volumes simples, exprimées sous forme géométrique (modélisation CSG). Il met à disposition de l’utilisateur des paramètres, qui pourront prendre les valeurs de son choix, afin de personnaliser l’objet. Un fichier paramétrique contient potentiellement une quasi-infinité de modèles différents, suivant les valeurs choisies pour chacun des paramètres.

Les fichiers paramétriques sont particulièrement utiles avec l’impression 3D, puisqu’ils permettent de produire des objets sur-mesure, qui peuvent par exemple se greffer sur des meubles, ou servir comme pièce de rechange. On pourra aussi imprimer un prototype, vérifier l’efficacité des valeurs choisies en situation réelle et facilement les ajuster et imprimer de nouveau…

Par exemple, les images ci-dessous sont un aperçu du fichier paramétrique « Highly Configurable Wheel » qui permet de réaliser des roues personnalisées (fichier créé par Alex Franke – CodeCreations, téléchargeable ici : http://www.thingiverse.com/thing:21486).

Ici, on voit les valeurs possibles pour le paramètre « spokeStyle » (« style des rayons ») :

HCW-SpokeStyles1

Et là, comment ce paramètre va pouvoir être affecté par d’autres paramètres (par exemple le nombre de rayons) :

HCW-SpokeStyles2

 

  • OÙ TROUVER DES FICHIERS PARAMÉTRIQUES ?

Vous pouvez télécharger des fichiers paramétriques sur les plateformes d’échanges de fichiers 3D : Thingiverse, Youmagine, Cults

Pour les trouver, utilisez les mots-clés « customizable » ou « parametric » dans la barre de recherche de ces sites, en plus du type d’objet que vous cherchez. Par exemple, pour chercher un fichier paramétrique de boîte, vous pouvez chercher « customizable case » ou « parametric box ».

Si vous trouvez quelque chose qui semble vous convenir, vérifiez que vous avez bien accès au téléchargement d’un fichier au format SCAD (dont le nom finit par l’extension « .scad »).

Le site www.thingiverse.com propose une interface graphique en ligne, facilitant l’usage des fichiers paramétriques, appellée « Customizer ». Si un fichier au format SCAD est disponible, un bouton « Open in Customizer » (proposant d’ouvrir le fichier dans le « Customizer ») apparaîtra sur la page de l’objet en question.
 

  • COMMENT PERSONNALISER UN FICHIER PARAMÉTRIQUE ?

Cet article traite des fichiers paramétriques au format SCAD, pour les utiliser vous devez installer le logiciel OpenScad. Celui-ci est gratuit, open source, et disponible pour Windows, Mac et Linux. Vous pouvez télécharger la version adaptée à votre système d’exploitation ici : http://www.openscad.org/downloads.html

Une fois OpenScad installé sur votre ordinateur, lancez-le.
A l’ouverture, une fenêtre vous permet d’ouvrir directement un fichier, ou d’en créer un nouveau.Vous pouvez aussi l’ouvrir de façon classique, via la barre de menu (Fichier / Ouvrir).

 

1/ L’INTERFACE

Voilà comment se présente un fichier dans OpenScad (ci-dessous, « Customizable Knob! », créé par Charliearmorycom, et permettant de créer des boutons rotatifs sur-mesure. Téléchargeable ici : http://www.thingiverse.com/thing:54024) :

customizableKnob-openScad

L’interface est divisée en 3 zones :

sergePayen-OStuto-interface

– L’éditeur : la colonne de gauche, dans laquelle est écrit le code (le langage informatique définissant le modèle 3D), et où l’on trouvera aussi les différents paramètres et leurs valeurs. Un fichier paramétrique étant constitué uniquement de texte, c’est la partie la plus importante de l’interface d’OpenScad.

– La fenêtre de visualisation : à droite, elle sert uniquement à voir l’objet sur lequel on travaille. Contrairement à la plupart des logiciels de modélisation 3D, dans OpenScad aucune action n’est faite « visuellement ». Tout se passe dans l’éditeur, sous forme de code (de texte). La fenêtre de visualisation est purement indicative, on y regarde le résultat des modifications effectuées dans l’éditeur. Dedans, on peut « orbiter » autour de l’objet (bouger la souris en gardant le clic gauche enfoncé), déplacer le point de vue latéralement (bouger la souris en gardant le clic droit enfoncé), ou zoomer-dézoomer (molette de la souris).
En dessous, on trouve ces boutons :

openScad-viewsIcons

Ils correspondent aux points de vues standards (dessus, dessous, côté…).

– La console : en-dessous de la fenêtre de visualisation, elle renvoie des informations sur l’objet, et permet aussi de débugger un fichier, en indiquant à quelle ligne du code se trouve un éventuel problème.

 

L’éditeur vu de plus près :

sergePayen-OStuto-editor

On voit les paramètres disponibles (écrits en noir) et leurs valeurs par défaut (écrites en rouge sombre). Ce sont ces valeurs par défaut que l’on peut changer pour personnaliser l’objet. Les textes en vert-bleu sont des commentaires (lire plus bas).

En général, la partie du code comprenant les paramètres et leurs valeurs est en haut de page dans l’éditeur, souvent après quelques lignes d’informations (titre et auteur du fichier, licence utilisée…).

 

2/ PARAMÈTRES, VALEURS ET COMMENTAIRES

Dans le langage d’OpenScad, un paramètre et sa valeur s’écriront comme ceci :

paramètre = valeur ;

(Le point-virgule à la fin de l’expression est important, ne l’effacez pas par erreur. En général, faites attention à ne changer que les valeurs, et rien d’autre)

Les commentaires sont des petits textes pour aider l’utilisateur. Ils donnent des indications sur l’utilisation du fichier ou d’un paramètre. Les commentaires sont précédés de « // » (double slash), ou placés entre « /* » (slash étoile) et « */ » (étoile slash), pour bien les différencier du langage informatique.

Dans l’image ci-dessous, on voit un exemple de commentaire (entouré en bleu), de paramètre (entouré en rouge) et de valeur (entourée en orange).

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Le paramètre « HoleDiameter » a pour valeur par défaut « 6 », et il est précédé d’un commentaire indiquant qu’il s’agit ici de régler le diamètre (en mm) du trou en bas du bouton.

Pour personnaliser ce fichier, il suffit de changer les valeurs correspondants aux paramètres qui nous intéressent. Voilà l’effet d’un changement de valeurs pour les paramètres « KnobHeight » et « KnobDiameter » (hauteur et diamètre du bouton, en mm) :

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sergePayen-OStuto-numeric2

Au début, le bouton faisait « 20 » mm de hauteur pour « 20 » mm de diamètre. En changeant simplement ces valeurs par les nombres « 15 » et « 100 », on a obtenu un bouton faisant 15mm de hauteur pour 100mm de diamètre. Une fois généré l’aperçu, on peut voir le nouveau modèle.

 

3/ VISUALISER LES MODIFICATIONS : L’APERÇU

Après avoir changé une ou des valeurs dans l’éditeur de code, il faut indiquer à OpenScad que l’on souhaite générer un aperçu du modèle avec les nouvelles valeurs que nous avons indiqué.

Pour générer l’aperçu :

Appuyez sur la touche F5 du clavier.

Ou sur ce bouton dans l’interface : openScad-compileIcon

Ou bien via la barre de menu (Conception / Aperçu).

On peut donc, à volonté, modifier les valeurs des paramètres de notre choix, visualiser le résultat avec l’aperçu, si nécessaire ajuster les valeurs de nouveau, visualiser avec l’aperçu, etc…

 

4/ LES VALEURS NON NUMÉRIQUES

Dans l’exemple ci-dessus (hauteur et diamètre du bouton rotatif), nous avons modifié des valeur de type numérique, qui sont les plus courantes.

L’autre principal type de valeur est appelé « booléen ». Il n’y a que deux valeurs booléennes : TRUE (vrai, équivalent de « oui ») et FALSE (faux, équivalent de « non »). Typiquement, les valeurs booléennes sont utilisées pour proposer des options. Imaginons par exemple un fichier de tasse à café, celui ci pourrait proposer le paramètre « anse », pouvant prendre la valeur « true » (oui, je veut une tasse avec une anse) ou « false » (non, je veut une tasse simple, sans anse). Ces valeurs, binaires, peuvent aussi s’écrire « 1 » (à la place de « true ») et « 0 » (à la place de « false »).

En voici un exemple (avec le fichier « Parametric Lego Brick », créé par Andrew Sweet, qui permet de produire des pièces Lego personnalisées. Téléchargeable ici : http://www.thingiverse.com/thing:231651) :

sergePayen-OStuto-legoTrue

sergePayen-OStuto-legoFalse

Le paramètre « pegs » prend au choix la valeur « true » ou « false », et a pour effet de produire une pièce avec les plots Lego sur le dessus (si « true ») ou au contraire une pièce Lego plate au-dessus (si « false »).

 

Enfin, il existe un dernier type de valeurs, celles qui ont été prédéfinies par l’auteur du fichier, souvent pour proposer un choix entre plusieurs options. Il peut s’agir de valeurs numériques du type « 0, 1, 2, 3… », dans ce cas les commentaires indiquent à quoi correspond chaque option. C’est ce qu’on peut voir par exemple dans le fichier « Customizable Furniture Minis » par mathgrrl, qui permet de produire des maquettes de meubles (téléchargeable ici : http://www.thingiverse.com/thing:332507) :

sergePayen-OStuto-furniture8

sergePayen-OStuto-furniture15

Choisir la valeur « 8 » pour le paramètre « custom_furniture » produira un fauteuil, si on choisit la valeur « 15 » ce sera un arbre. On trouve toutes les correspondances dans les commentaires à côté du paramètre concerné.

 

Le même genre de valeurs peuvent être exprimées « en toute lettres ». C’est le cas par exemple dans le fichier « Highly Configurable Wheel » présenté au début de cet article, permettant de créer des roues personnalisées.

sergePayen-OStuto-stringCircle

sergePayen-OStuto-stringLine

Le paramètre prends alors une valeur sous forme de « mot » (chaîne de caractère, en jargon informatique). Sous cette forme, la valeur doit être inscrite entre des guillemets double. Encore une fois, les options possibles sont généralement inscrites dans les commentaires.

 

6/ OBTENIR UN FICHIER STL IMPRIMABLE : RENDU ET EXPORT

Une fois obtenu le modèle souhaité, qu’on peut observer grâce à l’aperçu (comme expliqué plus haut), il faut en faire un rendu afin que l’objet soit véritablement « construit ».

Pour effectuer le rendu :

Appuyez sur la touche F6 du clavier.

Ou sur ce bouton dans l’interface : openScad-renderIcon

Ou bien via la barre de menu (Conception / Rendu).

J’ai modifié le bouton rotatif présenté plus haut pour pouvoir l’utiliser avec le contrôleur LCD de mon imprimante, et j’en ai fait le rendu :

sergePayen-OStuto-render

Le rendu prend parfois pas mal de temps… Et ne change pas grand-chose à ce que l’on pouvait observer dans la fenêtre de visualisation avec l’aperçu. Mais il est absolument nécessaire pour pouvoir faire un export du modèle. Et pour pouvoir envoyer ce fichier à une imprimante 3D, ou l’ouvrir dans un autre logiciel, il faut l’exporter au format STL.

Pour effectuer un export STL :

Appuyez sur ce bouton dans l’interface : openScad-STLicon

Ou bien via la barre de menu (Fichier / Exporter / Exporter comme STL).

Attribuez un nom à votre fichier STL.

Vous pouvez maintenant imprimer l’objet que vous avez modifié suivant vos choix et mesures… Voilà par exemple le bouton rotatif imprimé :

sergePayen-OStuto-boutonPrint

Et une fois installé sur le contrôleur LCD :

sergePayen-OStuto-boutonLCD

Si vous ne possédez pas d’imprimante 3D, vous pouvez faire imprimer votre fichier dans un FabLab, par « quelqu’un » sur 3DHubs, ou par un prestataire comme Sculpteo ou Shapeways.