Impression 3D

Comment fonctionne l’impression 3D ?

Chaque imprimante 3D construit les pièces selon le même principe : un modèle numérique (appelé fichier 3D ou modèle 3D) est transformé en objet physique tridimensionnel en ajoutant une couche de matériau à la fois. C’est de là que vient le terme de fabrication additif alternatif, en particulier

L’impression 3D est une façon fondamentalement différente de produire des pièces que les technologies traditionnelles matérialisées (usinage CNC) ou formatives (moulage par injection).

Dans l’impression 3D, aucun outil spécial (par exemple, un outil de coupe avec une géométrie ou un moule particulier) n’est nécessaire. Au lieu de cela, la pièce est fabriquée directement sur la plate-forme construite couche par couche, résultant en un ensemble unique d’avantages et de limitations.

Le processus commence toujours par un modèle numérique 3D (principalement en format STL ou OBJ) – c’est le plan de l’objet physique. Ce modèle est découpé par le logiciel d’imprimante 3D (appelé slicer) en fines couches bidimensionnelles, puis transformé en un ensemble d’instructions de langage machine (code G) que l’imprimante peut exécuter.

Désormais, le fonctionnement d’une imprimante 3D varie selon les processus. Par exemple, les imprimantes FDM de bureau font fondre les filaments en plastique et les appliquent à la plate-forme d’impression à l’aide d’une buse (comme un pistolet à colle de haute précision contrôlé par ordinateur). Les grandes machines industrielles SLS utilisent un laser pour faire fondre (ou sinter) de fines couches de poudres métalliques ou de plastiques.

Les matériaux disponibles varient également selon le processus. Les plastiques sont de loin les plus courants, mais les métaux peuvent également être imprimés en 3D. Les pièces produites peuvent également avoir un large éventail de propriétés physiques spécifiques, des objets optiquement transparents aux objets gommeux.

Selon la taille des parties et le type d’imprimante 3D, le processus d’impression prend généralement entre 4 et 18 heures. Cependant, les pièces imprimées en 3D sont rarement prêtes à être utilisées à l’extérieur de la machine. Ils nécessitent souvent un traitement supplémentaire pour atteindre le niveau désiré de finition de surface. Ces étapes nécessitent plus de temps et d’efforts (habituellement manuel).

Un bref historique de l’impression 3D

    • L’auteur de science-fiction Arthur C. Clarke a décrit pour la première fois les fonctions de base d’une imprimante 3D en 1964.
    • La première imprimante 3D a été lancée en 1987 par Chuck Hull de 3D Systems en utilisant le processus de « stéréolithographie » (SLA).
    • Dans les années 1990 et 1990, d’autres technologies d’impression 3D ont été développées, y compris Stratasys FDM et SLS de 3D Systems. Ces imprimantes étaient coûteuses et étaient principalement utilisées pour le prototypage industriel.
    • En 2009, le Comité ASTM F42 a publié un document avec une terminologie standard sur la fabrication additive. L’impression 3D est ainsi devenue une technologie de fabrication industrielle.
    • La même année, les brevets FDM ont expiré et les premières imprimantes de bureau 3D à faible coût ont été développées dans le cadre du projet RepRap. Ce qui coûtait autrefois 200 000 $ a soudainement été mis en vente pour moins de 2 000 $.
    • Selon Wohlers, l’adoption de l’impression 3D est en augmentation : entre 2015 et 2017, plus d’un million d’imprimantes de bureau 3D ont été vendues dans le monde et les ventes d’imprimantes métalliques industrielles ont presque doublé en 2017 par rapport à l’année précédente.

Avantages

    • Possibilité de reproduire n’importe quelle géométrie (libérer le processus de conception des contraintes de la fabrication traditionnelle, des géométries impossibles…)
    • Fournir une réponse immédiate à l’évolution des besoins du marché (réduire le temps de commercialisation).
    • Permettre la différenciation et la personnalisation des produits par les consommateurs (personnalisation de masse, lot unitaire, sur mesure…).
    • Réduisez les erreurs d’assemblage (et donc les coûts).

Secteurs d’application

    • Moules et matrices: fabrication de pièces avec canaux de refroidissement internes, inserts ou moules hybrides.
    • Médecine: fabrication d’implants médicaux, de produits orthopédiques et d’outils chirurgicaux personnalisés ainsi que de programmes chirurgicaux et de planification.
    • Aéronautique et automobile: fabrication de pièces à structures légères ou de canaux internes et sujet à de fréquents changements de conception.
    • Architecture et topographie :fabrication de modèles.
    • Design / Ingénierie: développement de produits, modèles, première série, boîtiers d’équipement…