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 Conception et fabrication d'un Tournevis Sonique

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DrAg0r
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MessageSujet: Conception et fabrication d'un Tournevis Sonique   Mer 28 Mar - 14:07

Ça fait des années (littéralement : Depuis 2013 en fait) que je rêve de posséder une réplique de cet outil d’ingénierie aperçu dans l'épisode de la première saison de The Next Generation "The Naked Now".

En anglais, il est nommé "Sonic Driver", un hommage évident au "Sonic Screwdriver" de Doctor Who. J'aime beaucoup l'idée.

Bref, la semaine dernière, j'ai eu le plaisir d'entièrement terminer cet accessoire et je voulais partager avec vous les étapes de sa fabrication. (Conception, impression 3D, peinture, électronique, assemblage).
Mais cette fois-ci, plutôt que de tout expliquer du début à la fin en un seul post (comme je l'avais fait pour le bat'leth et le mek'leth), j'ai décidé d'en parler étape par étape en espaçant les publications de quelques jours à chaque fois. Ça fera comme des épisodes à suivre Wink

Bien entendu, certaines personnes l'auront vu en avant-première sur le stand de la kamocon. :p

La première étape a été de collecter des informations sur l'objet, d'images de références, de s'il en avait déjà été fait des répliques... En effet, pourquoi partir de zéro s'il y a déjà des bases ?

Grâce au groupe facebook Star Trek Props Enthousiasts que j'ai sollicité début février (n'allez pas voir dessus si vous voulez éviter d'être spoilé pour la suite) j'ai pu découvrir que cet accessoire de tournage avait été réutilisé dans d'autres épisodes, en particulier "The Big Goodbye", on m'a également fourni des captures d'écrans en plus de celles que j'avais déjà.
Quelques images :


J'ai également appris que cet accessoire avait au départ été créé à partir d'un testeur électrique de marque Micronta :

Quelque chose de bien utile pour servir d'image de référence.

Les membres du groupe m'ont aussi indiqué qu'un modèle 3D avait déjà été conçu et mis à disposition par une fan de Star Trek sur la plateforme Thingiverse (pareil n'allez pas fouiller dessus si vous voulez éviter le spoil).
Des images du modèle en question :

Tout d'abord je tiens à saluer le travail de cette personne, elle a réalisé ainsi tout une mallette d'ingénieur de TNG contenant des dizaines d'outils. Un sacré boulot !

Toutefois ce modèle 3D a deux inconvénients à mes yeux : Il n'est pas creux et pas prévu pour être monté en plusieurs pièces. Or je voulais une réplique équipée en électronique pour s'éclairer comme dans les épisodes. D'autre part en dehors de la forme générale, il n'est pas assez ressemblant à ce qu'on voit à l'écran à mon goût.

Comme ça faisait quelque temps que je m'intéressais à la conception 3D et que je commençais à maitriser le logiciel Tinkercad. J'ai décidé de créer ma propre version à partir des images de références disponibles... Mais ça... C'est pour la prochaine fois !


Dernière édition par DrAg0r le Ven 20 Avr - 11:22, édité 1 fois
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Jtkirk
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MessageSujet: Re: Conception et fabrication d'un Tournevis Sonique   Mer 28 Mar - 14:59

bonne idée de faire des répliques d'outils vu dans star trek
>> mais là pour un klingon bof MDR

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MessageSujet: Re: Conception et fabrication d'un Tournevis Sonique   Mer 28 Mar - 15:42

J'ai aussi un costume d'ingénieur de starfleet.
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SAREK
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MessageSujet: Re: Conception et fabrication d'un Tournevis Sonique   Mer 28 Mar - 18:52

Absolument géniale l'idée.Actuellement les imprimantes 3d sont trop chères,mais dès que ça baise je pense en acheter une et fabriquer certains objets.

J'attends de voir le résultat avec impatience.

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DrAg0r
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MessageSujet: Re: Conception et fabrication d'un Tournevis Sonique   Mar 3 Avr - 23:57

Et voilà l'étape suivante ! La modélisation 3D !

J'ai commencé par prendre les mesures en me basant sur les images et en utilisant le pouce de Riker comme unité, puis j'ai mesuré mon pouce et multiplié pour obtenir une taille en mm.

Dans mon précédent post, j'ai fait un peu genre "je suis bien organisé, je fais les choses dans l'ordre tout ça tout ça", mais en vrai j'étais tellement enthousiaste que j'ai commencé à modéliser avant d'avoir suffisamment d'images de références, heureusement je n'étais pas allé trop trop loin.


C'est pourquoi dans cette première image, les deux pointes sont de même taille et l'arrière n'a pas ce côté "doucement biseauté" (expression inventée par moi lol).


Pour faire ce biseau, j'ai dû rajouter de la "matière" sur le côté à l'arrière afin de pouvoir en enlever par la suite.
J'ai aussi fait le bouton et les diodes (qui sont là seulement pour but de référence) ainsi que les pointes différenciées et au bon format, avec les trous pour les recevoir.

Sur les prochaines images, voici l'ajout de différents détails de la coque par soustraction de "matière". À chaque fois il fallait modéliser en inversé les formes à retirer, de manière à éviter les arrêtes vives, faire de jolis arrondis, etc...
Pour être honnête je n'ai pas vraiment pris de captures d'écrans comme il faut au fur et à mesure, il est donc possible que je n'ai pas tout à fait réalisé les choses dans l'ordre où je vous les présente ici.






Jusqu'à obtenir ce résultat :

Plutôt sympa, ça commence à ressembler à quelque chose en rassemblant toutes les parties :

Mais quelque chose ne collait pas, il semblait trop tassé, trop trapu... En refaisant mes mesures à base de "pouce de Riker" et de "pouce d'ingénieur sans-nom", je me suis aperçu que mon tournevis sonique était trop court !  :le_boulet:
Il fallait donc le rallonger, mais sans le déformer car les autres mesures étaient correctes, en fait c'est l'espace du milieu qu'il fallait agrandir.
Pour faire ça, j'ai eu l'idée de dupliquer les deux parties de la coque, de supprimer un bout de chaque côté et de les recoller. Le problème c'est que pour chaque forme, le logiciel que j'utilise conserve toutes les pièces qui ont servi à lui enlever de la matière, ça multipliait par 2 le nombre déjà considérable de polygones à gérer par le logiciel et ça commençait à ramer.
Je ne suis pas sûr de pouvoir l'expliquer clairement mais pour pallier à ça, (après avoir sauvegardé mon fichier initial), j'ai exporté les deux parties de ma coque, puis les ai supprimées, avant de les ré-importer. Les versions exportées ne contiennent aucun "historique" des formes enlevées, ça a donc considérablement allégé mon fichier, mais ça m'a fait perdre la possibilité de revenir en arrière sur ces parties là.

Bref, me voilà avec mon tournevis sonique bien proportionné cette fois, j'ai donc pu rajouter les "clips" qui serviront à maintenir la coque fermée :


Puis, nouveau coup d’œil aux images de références et je m'aperçois d'un nouveau problème, les trous correspondant aux diodes sont mal placés, ils devraient être plus éloignés et plus proche du centre.
J'avoue qu'après avoir modélisé les "clips" je n'avais pas trop envie de reprendre mon vieux fichier de sauvegarde pour faire la modification "proprement". J'ai donc "triché" en comblant les trous avec un pavé, puis en en "creusant" d'autres au bon emplacement pour enfin obtenir mon fichier final :





Voilà voilà pour la partie modélisation Smile

Pour la prochaine étape je ne suis pas sûr de ce dont je vais parler. Il y a bien sûr la commande de chaque pièce au prestataire d'impression 3D. Ainsi que le choix des diodes, de l'alimentation, les calculs de résistance et la commande des pièces électronique. Mais je ne suis pas sûr de pouvoir raconter quelque chose d'intéressant là dessus donc bon... Je verrais bien selon l'inspiration.
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DrAg0r
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MessageSujet: Re: Conception et fabrication d'un Tournevis Sonique   Mar 17 Avr - 14:23

Une fois la modélisation terminée, il restait une étape à faire avant de passer commande auprès du prestataire d'impression 3D : le diviser en plusieurs fichiers qui correspondront aux différentes pièces à imprimer.
Cela fait 5 pièces en tout. Le dessus de la coque, le dessous, le bouton et les deux pointes.

Il reste à choisir les matériaux.
Pour les deux parties de la coque et le bouton, ce sera du SLS Nylon PA11/12 que j'ai choisi parce qu'ai déjà fait des objets avec, qu'il est économique et résistant. Le principe d'impression utilisée est le frittage laser. Un bac est rempli de poudre et pour chaque couche un laser vient fusionner les parties qui composeront l'objet avant qu'une nouvelle couche de poudre soit ajoutée pour le prochain passage du laser.
Une fois terminé, l'objet subit un sablage léger pour enlever les petits défauts d'impression.
En option, j'ai choisi une finition : Le polissage.
L'objet est déposé dans une cuve vibrante, au milieu d’éléments abrasifs. Les mouvements de la vibration créent un frottement entre la pièce et ces éléments, ce qui permet de la polir.

Pour les pointes, j'ai choisi le seul matériau rigide et translucide disponible : La Résine Polyjet Translucide VeroClear, il s'agit d'un polymère photosensible liquide, qui est déposé goute par goute sur un plateau d'impression et aussitôt solidifié par rayonnement ultraviolet.
L'objet est ensuite conservé tel quel à la sortie de la machine. Aucune finition spéciale n'est proposée.

Ensuite le choix de l'électronique.
Tout d'abord il fallait que je choisisse le mode d'alimentation. Au départ j'espérais pouvoir utiliser une pile 9V classique. Ça a l'avantage de pouvoir se connecter facilement sans nécessiter de support et d'être assez courant.

Mais en fait après vérification ce genre de pile est bien trop grosse pour rentrer dans la coque du tournevis sonique.
En mesurant, je me suis aperçu que deux piles AAA (LR03) rentraient exactement en largeur et quand je dis exactement c'est au dixième de millimètre près, sans l'avoir vraiment prévu. Heureux coup de chance.
Ce genre de piles est aussi facile à trouver, mais a pour inconvénient de nécessiter un support (qui lui ne rentre pas dans la coque du coup), mais c'est pas grave je bricolerais un support et des contacts "maison".


Ensuite le choix des LED et des résistances qui font avec.
La luminosité des diodes électroluminescentes (LED) se mesure en MCD (Millième de Candela) et non pas en Lumen comme les ampoules domestiques qu'on achète en supermarché. Comme je n'ai pas l'habitude d'acheter des LED, je n'ai aucune purin d'idée de ce que ça peut représenter, et la définition de wikipedia...
« La candela est l'intensité lumineuse, dans une direction donnée, d'une source qui émet un rayonnement monochromatique de fréquence 540 ×1012 hertz et dont l'intensité énergétique dans cette direction est 1⁄683 watt par stéradian. » ne m'aide pas du tout à me représenter ce que ça fait.

Bon, dans le doute, pour l'éclairage des pointes, je préfère des LED trop lumineuses que pas assez du coup je tape dans le haut du panier de ce que permettent mes deux piles et j'opte pour deux LED blanches de 40 000 mcd dont voici la désignation :
LED 5 mm Thomsen LED-5-40.000W blanche ronde 40000 mcd 8 ° 30 mA 3.1 V
Pourquoi deux ? Bah une pour chaque pointe. 5mm de diamètre étant l'une des deux tailles standard de LEDs et aussi la plus répandue j'ai l'impression.
L'avantage de celles-ci c'est qu'avec leur puissances elles n'ont pas besoin d'une résistance entre elles et les piles. (enfin ça c'est ce que je croyais, mais j'ai ensuite lu qu'on est sensé toujours mettre une résistance sur une LED pour des raisons de variation d'intensité des alimentations classiques donc bon j'ai peut être fait une bêtise. Même si pour l'instant ça marche parfaitement et que rien n'a explosé lol).

Pour les deux petites LED rouge et verte, j'opte pour quelque chose de bien moins bourrin en terme de luminosité, respectivement de 125mcd et 175mcd de 3mm de diamètre (la taille que j'avais prévu pour les trous lors de la modélisation).
En voici les désignations :
LED 3 mm TRU COMPONENTS 1577379 rouge ronde 125 mcd 60 ° 20 mA
LED 3 mm TRU COMPONENTS 1577354 verte ronde 175 mcd 60 ° 20 mA
Celles-ci par contre vont nécessiter une résistance.

J'ai appris comme tout le monde normalement au lycée en France à calculer une résistance pour savoir lesquelles choisir, mais même si la formule est simple je ne m'en souvenais pas. Heureusement la magie du 21ème siècle est venue à ma rescousse et j'ai trouvé un calculateur exprès sur le web (https://www.planeteleds.fr/fr/content/12-calcul-resistance) qui en remplissant le formulaire m'a permis en 2 clics et une fraction de milliseconde de connaitre la valeur de résistance dont j'avais besoin.
J'en ai commandé 2, une pour chaque LED je ne sais pas si c'était nécessaire d'en avoir deux. Si ça se trouve, une seule avec les deux LED en parallèle dessus aurait suffit mais dans le doute hein.
Je crois que j'ai oublié de préciser : Je n'y connais absolument rien en électronique, c'est le premier circuit que je fais depuis les cours de technologie du collège oubliés il y a longtemps. Donc j'expérimente lol.
Bref, voici la désignation des résistances que j'ai commandées : 2 Carbon Layer Resistor Panasonic ERD-S2TJ360V 36 Ω Axial Output 0.25 W.

Voilà, même si ça parle de matériaux et de composants c'est quand même assez théorique et peu concret donc j'espère que cette partie n'était pas trop chiante. Allez, à la prochaine fois !
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DrAg0r
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MessageSujet: Re: Conception et fabrication d'un Tournevis Sonique   Ven 20 Avr - 11:16

Et voici les pièces imprimées en 3D après réception :


Prochaine étape : La peinture ! Smile
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MessageSujet: Re: Conception et fabrication d'un Tournevis Sonique   Mer 2 Mai - 22:13

Avant de passer à la peinture, j'ai dû agrandir les trous destinés aux LED, je ne sais pas trop pourquoi ni comment mais j'ai fait une erreur de mesure quand je les ai créés. Pourtant je m'étais bien basé sur des diodes existantes. Enfin, il vaut mieux ça que le contraire, j'ai fait ça à la Dremel.

De manière générale j'ai utilisé de la peinture que j'avais déjà en stock. Soit de la peinture en bombe achetée en magasin de bricolage (pour le noir et le gris clair) soit de l'acrylique en tube toute simple achetée en magasin d'art (pour le marron et le gris foncé). Je peux donner les marques et références si besoin.

Je n'ai malheureusement pas pris de photos des différentes étapes de peinture, ce qui va m'obliger à les décrire.

J'ai commencé par peindre grossièrement à la bombe les zones en noir. Après séchage, j'ai utilisé des caches en plastiline (un genre de pâte à modeler) pour recouvrir avec précision les détails devant rester noirs.
Puis, à l'acrylique j'ai peint le gris foncé, ainsi que le marron de la même manière sans craindre de déborder, avant de recouvrir les zones concernées avec des caches après séchage.
Enfin, j'ai passé le gris clair à la bombe de partout (sauf sur les pointes translucides évidemment).
Après séchage il a suffit d'enlever et de jeter les caches pour révéler les zones d'autres couleurs, délimitées ainsi avec précision.
Et voici le résultat :


Pour obtenir une jolie finition, j'ai ensuite passé du vernis incolore brillant en bombe (destiné à tous types de support) aussi acheté en magasin de bricolage. J'ai passé le vernis y compris sur les pointes translucides pour un résultat uni et j'ai eu l'agréable surprise de voir que ça augmentait leur transparence.

En voyant la photo on a l'impression que le gris foncé n'est pas du tout uniforme et fait vraiment bâclé, mais en fait ça ne se voit pas du tout à l’œil nu ni sur les photos que j'ai pris ultérieurement (et que vous verrez la prochaine fois), ça doit être le flash qui fait cet effet de contraste, c'est bizarre.

Bref, prochaine et dernière étape : électronique, assemblage et rendu final !
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MessageSujet: Re: Conception et fabrication d'un Tournevis Sonique   Mar 8 Mai - 1:15

Bon en fait j'ai beaucoup hésité à vous montrer l'électronique. Comme je le disais dans les posts précédents, je n'y connais rien. Ça fonctionne hein pas de problème, mais j'ai un peu honte de montrer l'intérieur parce que c'est pas très beau à voir. J'ai beaucoup improvisé, j'ai utilisé du fil trop épais... Bref, vu que ça ne se voit normalement pas... Bah j'ai été assez peu soigneux quoi.
Mais bon tant pis, au moins quelque part ça prouvera que l'électronique c'est pas si compliqué, puisque même en faisant un peu n'importe quoi ça fonctionne quand même cheers (enfin attention quand même. Là on parle d'électronique donc de tensions assez faibles et inoffensives mais n'allez pas faire n'importe quoi avec votre prise électrique ou votre batterie de voiture hein.).
Bref.
Avant de commencer, pour les divers supports utilisés dans le boitier je voudrais préciser que j'ai utilisé un stylo 3D pour les fabriquer, mais que j'aurais pu utiliser d'autres matières comme de l'instamorph, du worbla, ou tout simplement du bois. C'est juste que comme j'en possède un, j'ai trouvé ça plus pratique de l'utiliser. (Si vous n'avez aucune idée de ce que peut être un stylo 3D, voici une vidéo de démonstration).
Je ne sais pas trop par où commencer mais bon allez je tente par le support de pile :

Donc là on voit une partie du support de pile. C'est en fait un simple fil de cuivre entortillé sur lui même avec une petite pince pour former un ressort d'un côté et une plaque de l'autre. L'objectif est simplement de relier le + d'une pile avec le - de l'autre pour les mettre en série. Je l'ai ensuite fixé sur le fond du boitier en comblant l'espace vide au stylo 3D.

De l'autre côté c'est un peu plus compliqué. C'est deux fils différents qui s'entortillent et il fallait être vigilant à ce qu'ils ne se touchent pas entre eux pour éviter le court circuit. De la même manière j'ai créé une paroi au stylo 3D pour les maintenir, fixée à la super-glu pour être sûr que ça ne bouge pas à cause des ressorts une fois les piles en place. Ça ne se voit pas trop sur la photo, mais une séparation est bien présente entre les deux fils entortillés :

Et voici ce que ça donne en entier avec les piles en place :


Ensuite on va passer à la partie qui est certainement la plus hasardeuse de l'ensemble. En effet, je ne sais plus si je vous l'ai dit, mais... J'avais complètement oublié de commander un interrupteur !!
Or je voulais être prêt pour la Kamo-con de Dijon et je n'avais pas le temps d'en commander un. J'ai donc décidé d'improviser un interrupteur fait maison.
En fait c'est tout basique, le fil rouge part du + de la pile, puis forme un genre de plaque triangulaire que j'ai fait au fer à souder avec de l'étain, fixée sur le bas d'une paroi au stylo 3D.
Vers le milieu de la hauteur de la paroi se trouve une plaque similaire, dont le fil est relié au reste du circuit.
Quand on appuie sur la plaque du haut, elle entre en contact avec celle du bas et le courant passe :


Ça ne se verra pas, mais à la sortie de l'interrupteur, le fil se divise une première fois en deux, une partie part vers les LED blanches éclairant les pointes translucides et l'autre comme on peut le voir sur la photo arrive aux deux résistances, chacune soudée sur une des LED. Et le courant repart vers le - de l'alimentation.
L'autre chose à voir sur cette photo, c'est la partie extérieure de l'interrupteur. La partie blanche est un bout de plastique clipsé dans les encoches du triangle pour l’empêcher de ressortir, la partie noire, est un genre de tige que j'ai rajoutée au stylo 3D et qui (une fois le boitier refermé) appuiera sur la plaque en étain quand on appuiera sur le bouton triangulaire extérieur :


De l'autre côté, les LED blanches sont soudées directement sur les fils + et - de l'alimentation. C'est difficile à voir, mais il y a deux fils positifs et deux fils négatifs, une paire pour chaque LED, en effet le circuit est "en parallèle" comme on dit. Je me suis assez bien débrouillé pour l'une des deux, qui rentre parfaitement à l'intérieur de sa pointe. Mais pour l'autre, le fil est un peu court et ça ne me permet pas de la rentrer bien dedans :


Et voici une vue d'ensemble du circuit :


Et quand j'appuie sur la plaque supérieure de l'interrupteur, aussi étonnant que ça puisse paraitre au vu du côté hasardeux du système, ça fonctionne !

Bon je rappelle quand même que c'est une énorme bêtise que je fait là, par sécurité il ne faut jamais mettre le doigt au milieu d'un circuit encore alimenté. Je me permet de le faire parce que je sais que c'est du 3V dans tout le système et donc que je ne risque rien, mais quand même hein il vaut mieux éviter normalement. *Se tape sur les doigts* PAS BIEN !

Le circuit étant terminé, il n'y a plus qu'à refermer et je peux enfin vous montrer le résultat final ! cheers




Pour l'exposer sur le stand, j'ai concocté une fiche explicative, car j'ai bien conscience que la référence est assez obscure et l'objet peu connu :


Je n'ai pas pensé à le prendre en photo lors de la Kamo-con de Dijon, mais le voici sur le stand du STFC lors de la présence de l'association à la Geek Touch de Lyon :



Voilà, j'espère que vous aurez apprécié suivre tout ce processus de fabrication, que ça ai été instructif ou simplement distrayant. N'hésitez pas à poser des questions si j'ai oublié de préciser certaines choses Smile

PS : J'ai failli oublier, si des personnes intéressées passent par là, j'ai mis gratuitement mes fichiers 3D à disposition sur le site de partage Thingiverse. Voici le lien.
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MessageSujet: Re: Conception et fabrication d'un Tournevis Sonique   

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