Impression 3D, quelques explications

Les procédés qui sont utilisés en impression 3D sont classés selon trois groupes qui concernent : le dépôt de matière, la solidification par la lumière, l’agglomération par collage.

Chacun de ses procédés fonctionne sur le même principe comme nous l’avons déjà précisé plus haut, toujours par la superposition de couches de matières et en suivant les directives d’un fichier 3D adéquat.

L’utilisateur doit avoir une imprimante 3D, de la poudre, des filaments, en termes de consommables, parfois des résines, et bien sûr, il doit disposer d’un fichier 3D et d’un logiciel de slicing et d’un ordinateur.

Impression 3D par dépôt de matière

Pour le premier groupe, l’impression 3D par dépôt de matière, il convient de comprendre les différentes étapes du FDM ce qui signifie en anglais “Fused Deposition Modeling” et en français, “Modelage par dépôt de filament en fusion”. C’est un procédé inventé et breveté par la société Stratasys en 1988. On parle également de “Fused Filament Fabrication” ou de “Molten Polymer Deposition” qui eux par contre sont libres de droits.
Ce sont des filaments de thermoplastique fondu à environ 200°C qui sont déposés couche par couche et en superposition, qui forment ainsi cette technique de FDM.

Le fichier 3D transmet les coordonnées que la tête d’impression prend en compte selon la longueur (X), la largeur (Y) et hauteur (Z) et selon le modèle qui doit être imprimé.

Désormais ce sont des filaments composites qui sont utilisés, à base de cuivre ou de bronze, cela remplace petit à petit le plastique, les fibres de carbone et le bois sont également travaillés.

De nombreuses industries utilisent de nos jours l’impression 3D.

Stéréolithographie ou SLA

Pour le second groupe qui concerne la solidification par lumière, appelé la stéréolithographie ou SLA, est la première technique d’impression 3D mise en évidence. 

Ce procédé est français à la base et ce sont Alain le Méhauté, Olivier de Witte et Jean Claude André et non pas Charles Hull qui sont les inventeurs de ce procédé. C’est le retard d’un dépôt de brevet qui a fait valoir à tort à Charles Hull l’invention, mais ce n’est donc pas le cas.

Cette technique consiste à solidifier un liquide photosensible par le biais d’un rayon laser ultraviolet. Les machines utilisées sont composées d’un réservoir destiné à recevoir le liquide photopolymère, elles disposent d’un rayonnement ultraviolet et d’une plateforme perforée qui est descendue dans le réservoir, enfin, d’un ordinateur qui commande à la fois la plateforme et le laser. 

Avec ce procédé les résultats sont de bonne qualité mais par contre les coûts sont plus élevés que les travaux réalisés avec une imprimante FDM.

On trouve également le procédé polyjet qui fonctionne également sur le principe de la photopolymérisation, Polyjet Matrix est arrivé ensuite pour peaufiner le tout.

Puis il y a le processus d’impression par laser, dénommé le SLS soit Selective Laser Sintering, c’est ici un faisceau laser qui fusionne une poudre à des points très précis et définis à l’aide d’un fichier STL sur l’ordinateur.

Le principe DMLS Direct Metal Laser Sintering permet de faire des objets en métal et tous les métaux peuvent être utilisés, cobalt au titane en passant par l’acier et des alliages comme l’Inconel.

Agglomération de poudre par collage 3DP

Pour le troisième procédé, soit l’agglomération de poudre par collage, c’est le principe de la 3DP qui est concerné. Ce principe 3DP consiste à étaler une fine couche de poudre de composite sur une plateforme. La tête d’impression dépose quelques fines gouttes de glu colorée, et avec des combinaisons spécifiques on peut obtenir un vaste panel de couleurs.

A chaque couche de poudre collée, la plateforme s’abaisse, ce, jusqu’à la fin de l’objet créé.On enlève ensuite, les excédents de poudre, on brosse ou on ponce la pièce puis il faut la chauffer pour assurer sa robustesse. Ce procédé est rapide et les prix de revient sont moins chers également.

Dans l’ensemble et par contre, les pièces réalisées sont plus fragiles.