Imprimer en 3D des reliefs géographiques

L’impression 3D de reliefs géographiques peut être une occasion de créer un bon support pédagogique, notamment pour l’enseignement de la géographie. Il est bien entendu possible de passer par l’achat de cartes en relief, mais leur prix est souvent prohibitif. Tandis que l’impression 3D d’un modèle ne reviendra qu’à quelques centimes.

Le problème étant la procédure pour récupérer les modèles à imprimer, relativement fastidieuse. Car les modèles numériques d’élévation (DEM) ne sont pas évidents à interpréter et à préparer pour l’impression.

La méthode archaïque traditionnelle

La première chose à faire est de récupérer un modèle d’élévation numérique (que nous appellerons maintenant DEM, pour Digital Elevation Model). Ce DEM se trouve sur des sites de données géographiques, comme USGS par exemple, qui propose un magasin, si on peut l’appeler ainsi, qui permettra de récupérer les données géographiques de n’importe quelle zone sur la planète, incluant l’élévation.

Le portail USGS

On pourra alors télécharger une image d’une zone contenant l’endroit indiqué dans le moteur de recherche, sans toutefois avoir la possibilité d’ajuster la position de la zone à télécharger sur la carte.

On va ensuite télécharger l’image correspondante dans l’un des formats DEM disponibles, et on va la « développer ». Il faudra pour cela utiliser des logiciels de visualisation comme QGIS ou 3DEM (plus maintenu mais toujours disponible). Le modèle devra être converti en niveaux de gris, converti en JPG sous Photoshop puis envoyé au slicer (logiciel de tranchage) de l’imprimante.

Le logiciel 3DEM

Un exercice bien fastidieux quand on connaît…

La méthode moderne

Tout ça, c’est de l’histoire ancienne. Il existe deux sites fort pratiques qui vont changer la vie de ceux qui ambitionnent d’imprimer de zones géographiques complètes, et ce vraiment facilement. Le principe des deux sites est le même : une carte Google Maps vous permet de sélectionner la zone de votre choix. Vous pouvez si vous le souhaiter exagérer l’altitude afin d’avoir des reliefs plus marqués, mais pour le coup ce sera moins réaliste.

Terrain2STL

Une fois la zone définie, vous pourrez cliquer sur le bouton qui vous permettra de télécharger un fichier STL prêt à être envoyé à votre slicer.

Terrain2STL ne permet que l’utilisation de DEM provenant de SRTM3, ayant une résolution de 90m, alors que Touchterrain permet l’utilisation de DEM provenant de USGS/NED (res. 10m, US uniquement), SRTM GL1 (res. 30m) pour les plus intéressants.

TouchTerrain

Le tout est d’une simplicité enfantine et d’une efficacité redoutable.

Préparation pour l’impression

On va maintenant pouvoir envoyer notre fichier STL au slicer. Les réglages sont relativement simples : hauteur de couche minimum pour une précision maximum, remplissage à 0%, il sera inutile vu la faible épaisseur du modèle, mais surtout on va imprimer notre modèle non pas horizontalement, mais verticalement, afin de gagner encore plus en précision. On peut imprimer sans support, le modèle n’en aura pas besoin.

Il n’y a plus qu’à envoyer le GCODE à l’imprimante.

Un mot sur la précision

La précision des DEM est indiquée par leur résolution, qui indique une distance : 10m, 30m, 90m… C’est tout simplement la longueur que représente un pixel de l’image sur le terrain. Il est donc évident que plus cette indication est basse, plus l’image sera précise. Cela vaut pour le téléchargement de DEM sur le site USGS par exemple, mais aussi sur Terrain2STL ou TouchTerrain, qui utilisent les résolutions indiquées plus haut. Malheureusement pour nous, seuls les US bénéficient d’une résolution de 10m…

En cours d’impression

 

Le modèle fraîchement imprimé

 

Après un rapide nettoyage

Sources

Terrain2STL

TouchTerrain

USGS Earth Explorer

3DEM

QGIS

La Suisse imprimée en 3D