Un projet d'impression 3D de très grande dimensions
BA3D, en collaboration avec le CNRS de Grenoble (LEGI), a entrepris un projet extraordinaire pour réaliser une maquette topographique des fonds marins du détroit de Gibraltar grâce à l'impression 3D. Ce projet ambitieux vise à étudier le mélange des eaux salées de la Méditerranée et des eaux moins salées de l'Atlantique, permettant aux scientifiques de récolter des données précieuses pour leurs recherches.
La Prévision Climatique et la Dynamique des Océans : Étude du Détroit de Gibraltar
La prévision du climat terrestre repose sur notre compréhension approfondie des dynamiques océaniques à diverses échelles d’interaction temporelle et spatiale. Émergeant comme un processus clé à méso-échelle, les courants de gravité jouent un rôle crucial dans le transfert d’énergie, l'influence thermohaline, et l'échange vertical des masses d'eau dans les océans. Cependant, leur représentation dans les modèles numériques demeure un défi scientifique majeur.
La zone d’étude ciblée, le détroit de Gibraltar, relie la Méditerranée à l'Atlantique entre le sud de l’Espagne et le nord du Maroc. Ce passage étroit, vital pour la navigation maritime, est idéal pour explorer les régimes sous-mésoéchelle méconnus. Les structures turbulentes y sont facilement observables et reproductibles en laboratoire, offrant un modèle pertinent pour comprendre les formations tourbillonnaires à grande échelle et leur impact sur la circulation générale en Méditerranée et Atlantique Nord.
L'objectif principal est de décrypter le transfert d’énergie entre les échelles sub-méso et dissipatives, et de comprendre la rétroaction des processus à petite échelle sur la méso-échelle. Ces processus seront modélisés à haute résolution spatiale et temporelle dans un modèle physique réaliste du détroit de Gibraltar, incluant le golfe de Cadix et la mer d’Alboran. Ce modèle intégrera des forçages réalistes (bathymétrie, marée, rotation terrestre, vent de surface).
Les résultats synergiques des données expérimentales, numériques, et d'observations in situ, aideront à améliorer les paramétrisations des processus non résolus dans le code CROCO. Les approches développées seront utilisables pour modéliser d'autres régions similaires, offrant des perspectives novatrices pour la prévision climatique et la dynamique océanique globale.
Étapes de Fabrication d'une maquette grande dimensions par Impression 3D
La maquette, constituée de 44 panneaux et couvrant une surface impressionnante de 52,8 m², a nécessité une préparation minutieuse des fichiers numériques et l'utilisation de six imprimantes 3D de grande dimensions de technologies FDM. Grâce aux innovations et aux améliorations apportées par BA3D, chaque imprimante a pu traiter 5 kg de PLA recyclé toutes les 10 heures. Aujourd'hui, cette maquette est une ressource inestimable pour les chercheurs du monde entier, symbolisant une prouesse technique et scientifique exceptionnelle.
Reportage réalisé par Le Monde et expliqué par les scientifiques du CNRS (LEGI)
Traitement du Fichier en 3D
Pour réaliser cette maquette topographique en impression 3D de grande dimensions, BA3D et son équipe ont dû travailler méticuleusement sur un fichier numérique complexe. La mission initiale consistait à traiter le fichier source, un scan brut des fonds marins du détroit de Gibraltar fourni par le CNRS. Ce scan d'origine, extrêmement fin et sans épaisseur, nécessitait d'être transformé et épaissi pour concevoir une représentation physique appropriée en trois dimensions.
Le traitement du fichier 3D a demandé une série de manipulations techniques avancées. Pour garantir une conversion précise, chaque détail du détroit a été soigneusement modélisé pour conserver les caractéristiques topographiques essentielles. Cette étape était cruciale pour assurer que la maquette finale représente fidèlement les données scientifiques recueillies.
Comment Transformer un Fichier 3D en une Maquette grande dimensions avec des Imprimantes 3D
Le processus de transformation d'un fichier 3D en une maquette grande dimensions avec des imprimantes 3D implique plusieurs étapes stratégiques. Le but était de créer des tranches de 500 mm par 400 mm avec une épaisseur de 20 mm. Chaque tranche a été conçue pour s'assembler en panneaux, avec 6 tranches formant un panneau unique. La maquette complète devait être composée de 44 panneaux, totalisant ainsi 264 tranches. Un rapide calcul montre que la maquette couvre une superficie de 52,8 m² (0,5 x 0,4 = 0,2 x 264 = 52,8).
L'impression de chaque tranche a nécessité des ajustements précis. Afin de respecter les délais et les exigences techniques, BA3D a investi dans six imprimantes 3D de grandes dimensions et a amélioré leur performance. Chaque imprimante, optimisée pour cette tâche monumentale, pouvait traiter 5 kg de PLA recyclé toutes les 10 heures.
Ci-dessous, une photo d'une des 6 imprimantes améliorées en cours d'impression.
L'assemblage des tranches pour former les panneaux et la structure globale de la maquette a également été un défi logistique. La structure nécessitait une base solide en aluminium, capable de supporter les 44 panneaux sans compromettre leur alignement topographique. Chaque panneau a été soigneusement ajusté pour correspondre parfaitement aux autres, garantissant ainsi une maquette stable et fidèle aux données fournies par le CNRS.
Aujourd'hui, cette maquette 3D, fruit de nombreuses heures de travail et d'innovation technologique, reste un outil de recherche inestimable pour les scientifiques du monde entier. Elle symbolise non seulement une prouesse technique, mais aussi un effort de collaboration scientifique et technologique exceptionnel.
L'image ci-dessous est une représentation des sections de la maquette:
- En rouge, une tranche
- En vert, un panneau
Après avoir découpé le fichier en 264 tranches prêts à l'impression, la seconde difficulté était l'impression elle-même. L'investissement dans 6 machines de grandes dimensions était nécessaire. Cependant, pour respecter les délais imposés par le CNRS, les machines ont été performées, modifiées, améliorées grâce à notre bureau d'étude.
Grâce à ces améliorations, chaque imprimante avalait 5Kg de PLA [recyclé] toutes les 10 heures. Ce qui constitue une prouesse technique et physique.
Réalisation de la structure supportant la maquette du détroit
Pour que la maquette puisse être régulière et ainsi respecté les dénivelés, l'ensemble des 44 panneaux repose sur une structure en aluminium démontable (une contrainte demandée par notre client). Toute la structure en aluminium en ceinturé par des panneaux en PVC usiné reprenant la ligne topographique du détroit de Gibraltar.
Ci-dessous, une photo de la structure nue en cours de montage.
Mise en place de la maquette grande dimensions fabriquée par impression 3D
Après avoir assemblé la maquette et ajustée quelques détails, le projet est prêt pour l'expédition pour le CNRS de Grenoble.
Time laps réalisé par le CNRS:
La maquette repose sur une plateforme tournante Coriolis du Laboratoire des écoulements géophysiques et industriel LEGI à Grenoble , c'est un laboratoire rotatif pour prendre en compte la vitesse de rotation de la Terre.
Centre du Laboratoire où toutes les données sont récoltées puis traitées situé au-dessus de la maquette.
Un grand merci à toute l'équipe du CNRS qui ont cru en nous et qui ont pu réaliser leur projet.
Merci également à M. Dumay Muday, responsable du bureau d'études de BA3D qui a repoussé ses limites et a permis la réalisation d'un très grand projet hors du commun.
La maquette grande dimensions en impression 3D est toujours utilisée par des chercheurs du monde entier.
C'est aujourd'hui, la plus grande maquette réalisée par impression 3D.
