Conception et fabrication d'un dôme géodésique en impression 3D

Objectif 

L'objectif principal de ce projet estival mené par 3DO-TECH était de démontrer la puissance et l'autonomie qu'offre la fabrication additive dans la gestion de projets d'ingénierie complexes. Nous voulions sortir des sentiers battus et valider un workflow complet de prototypage rapide, allant de la conception numérique initiale jusqu'à l'assemblage physique d'une structure à grande échelle.

Situés au cœur de l'écosystème technologique de Toulouse et de l'Occitanie, nous cherchions également à créer un support pédagogique tangible pour nos modules de formation professionnelle. Ce dôme n'est pas seulement une structure architecturale ; c'est la preuve matérielle qu'avec une maîtrise adéquate de la modélisation 3D et des imprimantes FDM, il est possible de créer des solutions de connexion sur mesure, robustes et fonctionnelles, sans dépendre de fournisseurs industriels externes pour les pièces de jonction. L'idée était de prouver que l'impression 3D permet de réaliser des projets d'envergure de manière autonome, flexible et économique.

Le projet

La réalisation de ce dôme géodésique a suivi une méthodologie rigoureuse, représentative des services que nous proposons à nos clients. Le processus s'est déroulé en trois phases clés :

1. Modélisation Numérique (CAD) : Tout a commencé par la conception assistée par ordinateur. Nous avons calculé la géométrie exacte nécessaire pour un dôme de cette envergure. L'enjeu critique était le design des nœuds de connexion. Ces pièces devaient avoir des angles précis pour accueillir les tubes et garantir la stabilité de la structure.
2. Fabrication Additive en FDM : Une fois les fichiers 3D validés, nous avons lancé la production en interne dans notre atelier. Contrairement à des pièces rigides classiques, nous avons opté pour l'impression de 26 connecteurs (les sommets) en utilisant une technologie de dépôt de fil fondu (FDM).
3. Assemblage et Montage : La dernière étape a consisté à lier l'impression 3D à des matériaux de construction standard. Nous avons utilisé 65 tubes de PVC de 1 mètre chacun pour former les arêtes. L'assemblage s'est fait manuellement, emboîtant chaque tube dans les connecteurs imprimés, transformant un ensemble de pièces détachées en une structure géométrique complexe et esthétique.

Ce processus itératif illustre parfaitement ce que nous enseignons lors de nos sessions de formation en impression 3D : la capacité de passer d'une idée abstraite à un objet concret en un temps record.

Détails techniques

La réussite technique de ce projet réside dans le choix stratégique des matériaux et des paramètres d'impression, des compétences clés en ingénierie additive.

• Le Matériau des Connecteurs (TPU) : Le choix du TPU (Polyuréthane Thermoplastique) a été déterminant. Contrairement au PLA ou à l'ABS qui sont rigides, le TPU est un élastomère flexible et extrêmement résistant à l'abrasion et aux chocs. Pour un dôme géodésique soumis à des tensions et aux aléas climatiques (vent, dilatation thermique), la flexibilité du TPU permet aux jonctions d'absorber les contraintes mécaniques sans casser, tout en maintenant fermement les tubes en place par friction, évitant ainsi l'usage excessif de colle ou de vis.
• Optimisation Topologique : Les 26 uniones ont été modélisées pour minimiser l'utilisation de matière tout en maximisant la résistance structurelle (remplissage interne optimisé). Cela réduit le temps d'impression et le coût du prototype.
• Structure Hybride : Ce projet met en avant l'hybridation des matériaux. L'utilisation de tubes PVC standards (disponibles dans n'importe quel magasin de bricolage) pour les arêtes, combinée à des pièces de haute technicité imprimées en 3D pour les nœuds, offre un rapport coût/efficacité imbattable.
• Précision Dimensionnelle : L'impression FDM a dû être calibrée avec précision pour assurer que le diamètre interne des connecteurs corresponde parfaitement au diamètre externe des tubes PVC (ajustement serré), une compétence que nous développons dans nos services de prototypes en 3D.

Ce dôme est la synthèse de notre savoir-faire chez 3DO-TECH : une alliance entre conception numérique intelligente et maîtrise des matériaux techniques.