Imprimer en 3D à partir d'une scène ArcGIS Pro
Vous travaillez en 3D dans ArcGIS depuis des années, et comme moi, vous avez toujours rêvé d'une impression 3D à partir d'une scène ArcGIS Pro ? Grâce à l'utilisation d'un module complémentaire et en suivant les instructions de cet article, vous aller pouvoir donner une vie physique à vos données 3D !
Dans cet article, je vais vous montrer comment exporter des fichiers STL étanches et imprimables en 3D directement depuis ArcGIS Pro et vous présenter des exemples concrets comme le Lincoln Memorial, Crater Lake ou la bathymétrie de la région hawaïenne.
Vous pouvez désormais exporter un fichier au format STL directement depuis ArcGIS Pro. En effet, grâce au travail de l'équipe "Affichage et gestion graphique" travaillant sur ArcGIS Pro, la classe ExportSceneContentsFormat a été intégrée au SDK ArcGIS Pro. Cette classe permet aux développeurs d'exporter par programmation le contenu d'une scène 3D locale au format GLTF ou STL. Initialement fournie comme une implémentation côté serveur sans interface utilisateur, cette fonctionnalité a permis de créer un complément ArcGIS Pro simple qui utilise cette classe pour exporter des fichiers STL et post-traiter le maillage 3D ouvert afin d'obtenir un modèle étanche (watertight), prêt à être imprimé en 3D.
L'outil et la procédure de téléchargement/installation sont disponibles sur GitHub
Mon collègue Paul Gibbs d'Esri a créé un outil open source qui permet d'utiliser la classe ExportSceneContentsFormat pour créer vos propres modèles 3D imprimables dans ArcGIS Pro. Le code source est disponible sur cet espace GitHub; et vous pouvez télécharger la dernière version du complément (fichier .esriAddinX) pour installer pour ArcGIS Pro. Le fichier README sur GitHub vous guide lors de l'installation et de la première utilisation.
Comment créer votre propre fichier STL prêt pour l'impression 3D
- Installez le module complémentaire d'exportation STL (double-cliquez sur .esriAddinX).
- Ouvrir une scène locale dans ArcGIS Pro
- Définir la carte de base sur OpenStreetMap
- Passez au nouvel onglet Exportation STL du ruban
- Choisir la méthode d'étendue (écran / dessin / manuel)
- Définir le dossier de sortie et le nom du fichier
- Choisir :
- Fichiers STL uniques vs fichiers STL par objet
- Profondeur d'extrusion de base (mètres)
- Cliquez sur Exporter
- Importez le fichier STL dans le slicer (logiciel de tranchage) tel que Bambu Studio, Snapmaker Orca, PrusaSlicer , etc...
Les limitations actuelles
- L'outil ne prend actuellement en charge que les scènes locales.
- Impossible d'exporter les fonds de carte Google
- De grandes étendues peuvent produire des maillages très denses.
- Les exportations STL ne contiennent que la géométrie (sans textures ni couleurs).
Quelques exemples
Mes collègues d'Esri ont réalisés quelques tests que je partage ci-dessous pour illustrer les possibilités :
Voici le bâtiment du Jefferson Memorial (Washington), modélisé à partir de la carte de base 3D OpenStreetMap (OSM). L'outil a été utilisé pour délimiter le bâtiment et j'ai ajouté un socle. Comme vous pouvez le constater, le modèle imprimé reproduit fidèlement la scène 3D, jusque dans les moindres détails architecturaux. La plupart des imprimantes 3D peuvent réaliser cette impression; la difficulté principale réside dans la réalisation de la structure interne du toit du monument.
Autre exemple, le bâtiment du Lincoln Memorial (Washington) imprimé en quatre couleurs ! Cette fois-ci, j'ai exporté une zone plus étendue à partir de la carte de base OSM, incluant des routes et un peu d'eau. L'imprimante 3D utilisée possède quatre têtes d'extrusion différentes, permettant l'utilisation de quatre filaments de couleurs distinctes. Le blanc, le vert et le bleu sont en PETG, tandis que le noir est en PLA. Le mélange de PETG et de PLA a entraîné une perte de qualité visuelle sur les routes, ces deux matériaux n'adhérant pas parfaitement. On a donc coloré manuellement les filaments dans le logiciel de découpe pour contrôler leur point d'extrusion.
L'exagération verticale est importante
Comme nous travaillons à l'échelle géographique, la surface est globalement assez plate lorsqu'on dézoome. C'est pourquoi, pour obtenir des impressions 3D plus saisissantes et représentatives du relief, il est nécessaire d'exagérer légèrement la verticalité. Les impressions de Crater Lake et d'Hawaï utilisent toutes deux cette exagération pour faciliter leur visualisation.
L'illustration ci-dessous du Half Dome (Vallée de Yosemite) montre que l'exagération verticale n'est pas toujours nécessaire s'il existe une différence d'altitude suffisante dans la zone exportée.
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| Impression 3D d'un demi-dôme en PLA marbré |
Dans d'autres cas, une exagération sera nécessaire, comme ici avec le site de Crater Lake (Oregon) avec une exagération de x5 :
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| Impression 3D du Crater Lake en PETG vert et bleu, exagération x5 |
Créez vos propres données 3D avec ArcGIS Pro
Les fonds de carte ne sont que le point de départ. Les données personnalisées et les flux de travail cartographiques permettent de créer une gamme beaucoup plus vaste de scènes imprimables, et les tutoriels de mon collègue John Nelson sont une excellente ressource pour apprendre ces techniques. En suivant son tutoriel "Comment créer un diorama 3D dans ArcGIS Pro", on a créé une scène 3D de Crater Lake, je l'ai exportée avec l' outil d'exportation STL et j'ai ajouté un socle pour l'impression. Dans le logiciel de découpe, la route noire que j'avais peinte manuellement et l'étiquette "Crater Lake" n'ont pas adhéré à l'impression, ce qui confirme que le mélange de PETG et de PLA peut être délicat. J'ai utilisé une exagération verticale de 5x pour ce modèle.
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| Impression 3D de tranches bathymétriques en PETG bleu pailleté |
Comme John Nelson l'explique dans cet article sur les "tranches bathymétriques", on peut utilisé la même méthode pour créer une impression bathymétrique plus précise d'Hawaï. Le premier modèle utilise du PETG pailleté et suit de près la vidéo de John jusqu'à la génération des polygones de contour. Après avoir créé ces polygones, extrudez-les en utilisant la valeur Contour Min pour former une surface 3D empilée, puis exportez le résultat avec l' outil d'exportation STL . Cette impression illustre la nature couche par couche de l'impression 3D , un peu comme une carte bathymétrique : les deux sont construites à partir de couches superposées.
En combinant ce que nous avons appris
Enfin, pour passer d'une bathymétrie "par tranches" à une bathymétrie plus réaliste, on peut utiliser les données raster de la région d'Hawaï avec l'application GEBCO et les combiner avec le service 3D Elevation Source d'Esri. Grâce à une exagération verticale de 25x, les reliefs océaniques sont devenus spectaculaires et parfaitement imprimables. Ce modèle est de difficulté intermédiaire et la plupart des imprimantes peuvent le gérer en ajoutant une butée de filament à une hauteur précise : pause, changement de filament, puis reprise. Les plus observateurs remarqueront que la tour d'essuyage s'est détachée en cours d'impression, mais l'imprimante a tout de même terminé le modèle avec succès.
Télécharger l'outil d'export STL depuis GitHub et essayez d'exporter votre première scène ArcGIS
Si vous testez l'outil, n'hésitez pas à partager vos créations avec l'auteur de l'outil Paul Gibbs sur LinkedIn ou sur le dépôt GitHub. En cas de problème, n'hésitez pas à le contacter, il sera ravi de vous aider à le résoudre. Comme pour la plupart des projets d'impression 3D.
Depuis mon arrivée chez Esri mi-2021, transformer des scènes ArcGIS en impressions 3D physiques est un objectif que je poursuis depuis longtemps. C'est donc avec grand plaisir que je partage enfin une méthode de travail qui le rend concret. Une question pour vous : qu'aimeriez-vous voir imprimé en 3D ?
Quelques questions et réponses pour terminer...
1. Qu'est-ce que l'impression 3D ?
La méthode d'impression 3D la plus courante est le dépôt de filament fondu (FFF) , où un filament comme
le PLA (acide polylactique) ou le PETG (polyéthylène téréphtalate glycol) est extrudé à travers une buse chauffante pour former une tranche 2D d'un objet 3D. Une fois une couche terminée, la machine avance d'une épaisseur prédéfinie (par exemple 0,2 mm) et imprime la couche suivante. L'objet 3D est ainsi construit couche après couche.
2. Quelles données puis-je imprimer en 3D ?
Les données dont vous êtes propriétaire ou pour lesquelles vous disposez des autorisations d'utilisation. Pour cet article, c'est OpenStreetMap qui a été utilisé car cette plateforme fournit des données réutilisables à condition de citer correctement la source.
3. Je n'ai pas d'imprimante 3D mais j'ai une idée d'objet à imprimer. Où puis-je en trouver une à utiliser ?
Renseignez-vous auprès de votre bibliothèque, fablab ou université locale. Ces dernières années, l'impression 3D s'est démocratiséegrâce à l'optimisation et à la simplification de la technologie. Ces lieux proposent souvent des formations à l'utilisation de l'imprimante. Il existe également des services en ligne qui impriment les modèles que vous fournissez.
4. Quelle imprimante 3D et quel logiciel de découpe ont été utilisés dans ce blog ?
Mon collègue Paul Gibbs possède une Snapmaker U1 qu'il a utilisé pour les impressions multicolores. Il possède également une Bambu Lab X1 Carbon et une A1 Mini utilisées respectivement pour les coupes bathymétriques "par tranches" et pour le mémorial Jefferson. L'objectif était de démontrer qu'une grande variété d'imprimantes 3D peuvent être utilisées.
5. ArcGIS Pro bénéficiera-t-il d'une prise en charge officielle de l'exportation de fichiers STL ?
Une prise en charge officielle et une interface utilisateur seront disponibles dans une prochaine version.
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