impression 3D

L’impression 3D est une technique de fabrication additive, c’est à dire qu’on ajoute de la matière pour créer un objet. C’est donc un procédé révolutionnaire, même s’il a déjà une bonne vingtaine d’années au compteur. Cependant les évolutions sont au rendez-vous et actuellement on dénombre 3 technologies d’impression. Chacune d’elles a son importance dans la mesure où elle répond à des objectifs bien précis. On parle de FDM, stéréolithographie,

3 technologies en bref

Fused Deposition Modeling (FDM)

Avec ce procédé, la matière est chauffée puis déposée. C’est le système le moins coûteux et le plus utilisé aujourd’hui, aussi bien pour les professionnels que pour les particuliers.

La stéréolithographie

Du plastique liquide est solidifié par une lumière ultraviolette. Cette technique assez peu répandue est relativement chère et intéresse les fabricants de petites pièces qui réclament une grande précision de conception.

La SLS

La Selective Laser Sintering : de la poudre est solidifiée par un laser. Appelée également frittage laser, cette technologie permet de créer des pièces légères par maillage.

Si la 1ère technologie s’adresse à tous types d’utilisateurs puisqu’on trouve des imprimantes à moins de 300 € désormais, les 2 suivantes sont beaucoup plus onéreuses et préconisées par les entreprises de l‘industrie notamment. Voyons plus en détail chacune d’elles…

La technologie FDM

Principe

Inventée il y a déjà plus de 20 ans, la technologie FDM est très répandue dans le domaine manufacturier, de l’ingénierie et du design, mais ailleurs également. A l’aide d’un ordinateur on enregistre un dessin calque enregistré au format STL. Ce calque est alors divisé en plusieurs couches envoyées à l’imprimante 3D. Pour créer l’objet, un filament est inséré à l’intérieur qui chauffe puis dépose le thermoplastique strate par strate réaliser le modèle souhaité.

Avantages

Si la technologie FDM est la plus utilisée actuellement, il y a des raisons…

    1. Elle présente un avantage de facilité d’utilisation, et s’avère être parfaite pour l’environnement de bureau.
    2. De plus elle permet de concevoir des objets dans différents matériaux, et notamment différents types d’ABS tels que le nylon, des matériaux bio compatibles, et d’autres beaucoup plus résistants pour l’aéronautique notamment.
    3. Aussi, créer des formes aux géométries complexes n’est plus un obstacle grâce à la technologie FDM, alors qu’elles sont un défi d’ingénierie pour d’autres techniques de prototypage avec le moulage notamment.
    4. Pour finir, une imprimante 3D FDM est capable de réaliser tous types de pièces, mais aussi de créer des assemblages.

La stéréolithographie

Observation

Quand nous ouvrons le bloqueur de lumière de l’imprimante 3D stéréolithographique, nous observons une plateforme de construction. La plaque métallique est l’endroit où les pièces sont fabriquées. Au-dessous se trouve un réservoir de résine et la fenêtre claire reçoit le rayon laser ultraviolet qui permet de durcir la résine.

Impression

    1. Pour commencer une impression 3D, on procède à un téléchargement de fichier.
    2. Puis on remplit le réservoir de résine jusqu’à la ligne indicatrice. On peut observer le laser aller et venir à l’intérieur du bac, durcissant ainsi le plastique liquide.
    3. L’impression retirée, elle est trempée dans un alcool à friction qui élimine l’excès de résine.
    4. Ensuite il suffit de couper les supports reliés à l’objet à l’aide d’une pince.

Avantages de la stéréolithographie

Cette technique d’impression est connue pour produire des détails extrêmes, avec des couches jusqu’à 4 fois plus fines qu’un cheveu humain. Une résine coulable offre par exemple aux bijoutiers et aux ingénieurs un moyen peu coûteux de produire des pièces métalliques. Car cette résine flexible est idéale pour simuler différentes textures et offre une résistance très importante.

Le frittage laser ou SLS

La Selective Laser Sintering est une techique d’impression 3D par fusion sur lit de poudre. Un laser agit en tant que source de chaleur pour centrer ou fusionner un polymère thermoplastique. Ce concept nécessite des imprimantes qui s’apparentent à de grandes machines industrielles.

Comment ça fonctionne ?

Une fine couche de poudre est déposée sur la plateforme de construction. Un laser scanne ensuite la 1ère couche de l’objet centrant et fusionnant sélectivement les particules de poudre ensemble. Lorsque le laser a terminé la fusion d’une couche, la plateforme de construction se déplace sur une hauteur de couche et la lame de recouvrement répand une nouvelle couche de poudre, sur le laser nouvellement frité. Le processus est ensuite répété jusqu’à la construction finale de la pièce. La brûlure de l’impression est ensuite retirée de l’imprimante.

Important : Etant donné que le bac est entièrement rempli de poudre même s’il s’agit de la fabrication d’une petite pièce, il est plus rentable d’en fabriquer plusieurs en même temps.

Une imprimante SLS a généralement une taille de construction de 300 mm3, mais il en existe des plus grandes pouvant aller jusqu’à 750 mm3. C’est une solution onéreuse réservée aux industriels.

Les imprimantes 3D pour les particuliers

De plus en plus de particuliers éprouvent le besoin de posséder une imprimante 3D à la maison. On trouve principalement 2 raisons à cela :

    1. L’effet nouveauté : même si la technologie de l’impression 3D existe depuis les années 1980, elle n’est apparue dans les foyers que depuis 2010 à peu près. Les 1ères machines étaient chères et très limitées, qui plus est fragiles. Mais aujourd’hui on trouve des imprimantes FDM (technologie la plus répandue) pour moins de 500 € très performantes. On peut s’amuser à reproduire de nombreuses pièces, et si on a l’esprit créatif et un logiciel 3D, on peut même s’amuser à en créer de nouvelles. Sinon il existe de nombreux sites web pourvus de grandes bases de fichiers prêts à l’emploi, certains gratuits, d’autres payants.
    2. Par envie de recycler : quand la machine à laver est en panne à cause d’une pièce cassée ou usée, il est bien dommage de la jeter à la déchetterie pour en acheter une autre. Par souci de préservation de la planète donc, mais également par économie financière, il est intéressant de pouvoir fabriquer ce genre de pièce. Une poignée de tiroir défectueuse, un bouton on/off qui ne s’actionne plus, là encore des sites spécialisés vendent les fichiers de différentes pièces détachées.
    3. L’impression 3D convient pour d’autres buts. On pense notamment aux collectionneurs automobiles qui ont bien du mal à trouver des pièces pour leur modèle de voiture âgé de plus de 30 ans.

Loin d’être à maturité, le marché de l’impression 3D a cependant bien évolué. Il est intéressant de s’intéresser aux multiples avantages inhérents à l’imprimante 3D. Mais il faut avouer qu’il y a également des inconvénients, au détriment de la main d’oeuvre humaine.

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