Impression 3D, quelques explications

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L’impression 3D est une technologie qui fonctionne de plusieurs manières et selon différents procédés.

Le principe reste le même, il consiste à superposer des couches de matières et ce, selon les données qui proviennent d’un fichier 3D, mais, dans la pratique, le fonctionnement est bien plus complexe, c’est ce à quoi nous nous intéressons dans cet article.

L’impression 3D : les différents procédés

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.

L’impression 3D en bref

Les objets que l’on peut faire à l’aide d’une impression 3D sont multiples très divers et variés. De très nombreux secteurs professionnels utilisent ces technologies et procédés et font généralement sous-traiter leurs commandes.

Les matériaux ou consommables utilisés en impression 3D sont les filaments, les poudres, les résines. Puis il y a les fichiers et les logiciels 3D adéquats et conformes, selon le procédé utilisé, qui sont très importants pour la conception 3D.

Il existe des formations destinées à former des personnes pour l’impression 3D, des stages aussi, cela pour les particuliers comme pour les professionnels.

Le coût d’une imprimante 3D propose une fourchette qui s’étend de 650 euros comme la marque XYZprinting Da Vinci 1.0 jusqu’à parfois plus de 7000 euros comme c’est le cas de la Replicator Z18 ou pour certaines Makerbot qui montent jusqu’à 7800 euros.

L’imprimante Modjo coûte 8700 euros, fabricant Stratasys selon le procédé FDM.

Plus d’informations sur l’impression 3D, ses procédés et le prototypage 3D sur https://silex3dprint.fr/

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