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Alcyone

Une flûte nasale en 3D

Flûte Nasale

"Nose Flute Recap 1" by Alcyone is licensed under CC BY-SA 4.0

J'ai eu accès, il y a quelques temps, à une imprimante 3D, objet dont j'entends parler depuis quelques années déjà. Grâce à un ingénieux processus mécanique, chimique et informatique, l'imprimante produit sous vos yeux l'objet de votre choix.

Il existe plusieurs types d'imprimantes et plusieurs matériaux d'impression. Le type d'imprimante le plus courant est l'impression FDM (Fuse Deposition Modeling) : modelage par dépôt de matière en fusion, la matière se solidifie une fois posée, c'est à ce type d'impression que j'ai eu affaire. Il existe également deux autres types d'impressions courants (quoiqu'un peu moins) : la SLA (Stéréolithographie : une lumière UV solidifie une couche de plastique liquide) et le frittage sélectif par laser (un laser agglomère une couche de poudre), ces trois méthodes ne sont pas exhaustives.

Comme matériaux il existe de tout en constante amélioration : plastiques, métaux, ciment polymère, mélange (70% plastique + 30% bois par exemple). Evidemment, les plus courants sont les plastiques, notamment deux sortes : PLA et ABS. Le PLA est de loin le plus courant, il se solidifie facilement et assez uniformément. L'ABS demande une régulation plus sévère de la température pendant l'impression, ainsi toutes les imprimantes ne sont pas adaptées à l'impression en ABS ; de ma faibles expérience, les imprimantes ABS sont entourées d'une coque plastique plutôt hermétique pour réguler la température pendant le processus d'impression.

J'ai souhaité utiliser une imprimante 3D lorsque j'ai découvert que l'on pouvait imprimer en ABS : l'ABS est utilisé depuis des années en moulage dans la fabrication industrielle d'instruments de musique. J'ai donc commencé à m'intéresser à l'impression 3D.

Pour imprimer en 3D, il faut un modèle, celui-ci peut être édité dans différents formats, dans mon cas j'ai utilisé le STEP, ces formats peuvent être créés par l'utilisation d'un logiciel CAO 3D ou modélisation 3D. J'avais à disposition le logiciel Solidworks, j'ai donc utilisé celui-ci pour le projet, il existe cependant certains logiciels libres (FreeCAD par exemple) mais le domaine étant hautement complexe, un certains nombre de fonctionnalités sont apparemment maquantes.

Débutant en 3D, j'ai été aidé par un ingénieur mécanicien stagiaire sur mon lieu de travail pour reprendre mes faibles avancées, la logique d'un logiciel CAO 3D n'étant pas particulièrement intuitive.

Flûte Nasale modélisée

"Nose Flute Recap 3" by Alcyone is licensed under CC BY-SA 4.0

Flûte Nasale modélisée

"Nose Flute Recap 4" by Alcyone is licensed under CC BY-SA 4.0

L'impression a été réalisée sur une imprimante professionnelle. J'ai choisi ici comme modèle une nose flute ou flûte nasale de type "vietnamese". La flûte elle-même se compose de deux parties visibles sur le modèle suivant. Celles-ci s'assemblent pour former la flûte.

Flûte Nasale désassemblée

"Nose Flute Recap 2" by Alcyone is licensed under CC BY-SA 4.0

La flûte a été imprimée à plat, dans sa position physiquement logique, c'était une erreur : une des limite de l'impression 3D en FDM est son fonctionnement.

Flûte Nasale en impression

Le modèle en STEP est "découpé" par tranche d'impression, à chaque tranche, l'imprimante rempli un point pour, au fur et à mesure, former l'objet. La flûte présente une partie incurvée au dessous (visible sur le modèle), ainsi celle-ci était loin d'être propre une fois imprimée, j'ai dû limer l'objet pour assembler les deux parties, la flûte fonctionnait malgré tout (ouf !).

Flûte Nasale finie

"Nose Flute Recap 5" by Alcyone is licensed under CC BY-SA 4.0

Le remplissage interne a été produit en "nid d'abeille": des petites alvéoles visibles par transparence (photo ci-après).

Flûte Nasale en nid d'abeille

"Nose Flute Recap 6" by Alcyone is licensed under CC BY-SA 4.0

Cette première expérience est réussie, la flûte fonctionne, le timbre diffère bien de son inspiration en bois. Celle-ci étant dans un PLA chimique cancérigène, elle n'est pas réellement utilisable, une version en ABS sera probablement à venir, le prototype atteste qu'elle est imprimable et fonctionnelle.

Ah oui ! J'oubliais un dernier détail : comment ceci peut être une flûte et comment diable fonctionne une flûte nasale ? Et bien c'est très simple, comme une flûte à bec classique : on souffle, l'air se brise sur un biseau, la moitié de celle-ci s'échappe et l'autre moitié de l'air prénètre dans la colonne de la flûte et entre en vibration, la longueur de la colonne détermine le ton et les trous bouchés par les doigts viennent diminuer ou augmenter la taille de la colonne d'air et produisent donc des variations de ton.

Même principe pour la flûte nasale, il faut la coller contre son nez de façon à avoir le trou tubulaire entre les deux narine en gros (la flûte vient relever le bout du nez en pressant) et simultanément, le bout de la partie inférieure vient se placer contre la lèvre inférieure, la bouche est légèrement ouverte. L'air est soufflé par le nez (pas besoin de se moucher dans la flûte), le retectangle collé à la partie principale vient guider l'air jusqu'au biseau, l'air se brise comme pour la flûte à bec : la moitié s'échappe et l'autre entre en vibration dans la colonne d'air...qui est ici la bouche et c'est génial ! En changeant la forme de la bouche, on change ainsi la taille de la colonne d'air et donc le ton. Une fois que l'on a pris le coup, c'est un instrument très agréable.

EDIT : J'ai depuis imprimé un modèle en ABS dont voici les photos de quelques essais ratés, pas de différence à l'oeil nu avec le PLA. L'imprimante que j'utilise crée d'abords une matrice sur laquelle imprimer l'objet, je ne l'ai pas détaché sur la deuxième photo. Cette matrice laisse une trace sur le dessous de l'objet mprimé, visible ici à droite sur la première photo.

Flûte Nasale en ABS

"Nose Flute Coupe 1" by Alcyone is licensed under CC BY-SA 4.0

Flûte Nasale en ABS

"Nose Flute Coupe 2" by Alcyone is licensed under CC BY-SA 4.0

Le choix d'une impression en position droite a permis ainsi une meilleure précision sur les parties sensibles de la flûte. Le résultat n'est bien sûr pas parfait, impossible d'espérer un biseau parfait, mais le résultat est entièrement fonctionnel.

Flûte Nasale en ABS

"Nose Flute Final" by Alcyone is licensed under CC BY-SA 4.0