Une tentative de réparation

Cette réparation a commencé lorsque nous avons récupéré, dans un tas d’objets voués à la déchetterie, un pèse-personne : il semblait en bonne état et seuls ses 4 pieds étaient détruits. Ils avaient une fonction essentielle pour le fonctionnement de ce pèse-personne, en plus de la fonction de pied ; comprendre cette fonction et en avoir la connaissance n’est pas évident, ce qui explique la présence de l’objet dans le tas de déchets.

En effet, ces pieds ont aussi pour fonction de transférer la charge à peser sur les 4 jauges de contraintes situées aux 4 angles de la balance. Dans beaucoup de modèles vendus dans le commerce, cette fonction est assurée dans des parties à l’intérieur du pèse-personne et donc mieux protégées de l’usure ou de la détérioration.

Un premier essai de fabrication de pieds simples en PLA (acide polylactique) ne donne pas satisfaction car ils se révèlent trop rigides, même en insérant un joint souple sous la pièce de poussée.

Une recherche fructueuse

On s’était résigné à récupérer les jauges de contraintes pour une autre utilisation et une recherche par image des caractéristiques de ces jauges de contraintes très spécifiques a permis de dénicher un article du Repair Café de Hanau (Allemagne) qui décrit exactement la même réparation ! Quelle chance !

Dans cet article, Peter Klemm, expert en impression 3D de ce Repair Café [1] a réalisé une analyse fonctionnelle des pieds d’origine (cette analyse se trouve dans son article), ce qui lui a permis de définir une structure multi-pièces et des matériaux adaptés pour réaliser ces pieds par impression 3D.

Voici une traduction d’une partie de l’article, avec l’autorisation de Peter Klemm :

Impression 3D : Construction appropriée de la pièce de rechange de pied
traduction de l’article original de Peter Klemm

Les différentes propriétés que doit posséder la conception du pied ne peuvent pas être réalisées avec un seul matériau : suspension élastique, logement fixe de la pièce de pression ainsi qu’un pied stable sous la balance. Par conséquent, le modèle est construit à partir de plusieurs pièces, qui sont ensuite assemblées.

 
Ordre de montage :

1. Membrane (PU) ➀
    
2. Support de pièce de pression (ABS) ➁
    
3. Bague de verrouillage (ABS) ➂
    
4. Plaque en caoutchouc (PU, matériau de plaque) ➃
    
5. Pièce de pression (acier) ➄

 

Les pièces ➀, ➁ et ➂ sont réalisées avec une imprimante en résine synthétique (imprimante résine). Le matériau utilisé pour la membrane est une résine de polyuréthane (PU) qui durcit sous la lumière UV, de façon à être comme du caoutchouc. Les deux autres parties sont constituées d’une résine similaire à l’ABS avec un grand allongement à la rupture et une grande robustesse.

NB : Les matériaux à haute résistance ont un faible allongement à la rupture et à la ténacité, ce qui signifie qu’ils ont tendance à se rompre lorsqu’ils sont surchargés et sont donc inadaptés à l’application. Ces résines d’impression 3D dures ont souvent la désignation supplémentaire « Rigid », tandis que les résines durcies plus résistantes sont qualifiées « Tough ».

La liaison du porte-pièce de pression ➁ à la membrane ➀ est réalisée par serrage sur la bague de fermeture ➂, comme on peut le voir dans la section suivante :

Le diamètre de la bague est dimensionné de manière à pouvoir être facilement pressé et donc le serrage est réalisé en permanence.

La plaque de caoutchouc ➃ a été poinçonnée dans une plaque de caoutchouc de 2 mm d’épaisseur et fixée au support de pièce de pression ➁ avec du ruban adhésif des deux côtés. Elle dépasse quelque peu, puisqu’elle représente la base de la balance.

La pièce de pression ➄ est en acier et subit facilement la pression dans son support ➁. Quand elles étaient disponibles, les anciennes pièces en acier des pieds défectueux ont été utilisées, sinon elles ont été recréées avec un tour.

 
Contacté par messagerie électronique, Peter a eu la grande gentillesse de nous transmettre, exceptionnellement, les fichiers d’impression 3D qu’il a conçus.

Réalisation et assemblage

Les matériaux employés dans l’article de Peter sont imprimables avec des imprimantes 3D que nous n’avons pas à l’ARR. Peter utilise 2 imprimantes différentes dont une fonctionne par fusion d’un filament comme la nôtre mais ventilée pour l’ABS (acrylonitrile butadiène styrène) qui émet des fumées toxiques lors de la fusion, et une autre par photopolymérisation d’une résine liquide pour le PU (polyuréthane).

Avec l’imprimante par fusion de conception ouverte dont nous disposons, nous avons tenté avec succès les alternatives suivantes : PETG [2] (polyéthylène téréphtalate glycol-modifié) au lieu de ABS — bonne résistance mécanique — et TPU [3] (polyuréthane thermoplastique) au lieu de PU (polyuréthane) — flexibilité.

Voici les pièces réalisées puis assemblées. Nous avons récupéré les pièces de pression en métal et les patins en caoutchouc des pieds d’origine.

Les 4 pieds ainsi réalisés sont positionnés sur les jauges de contrainte, ils s’adaptent très bien.

La balance est remontée puis testée :