L’impression 3D est une technologie passionnante qui permet de fabriquer des produits avec moins de déchets. Il existe différents types d’imprimantes, notamment des imprimantes à résine et des imprimantes à métal, chacune fonctionnant de manière différente.
Bien que cette technologie ne soit pas nouvelle, elle continue d’évoluer et de s’améliorer, trouvant des applications dans de nombreux secteurs pour les amateurs, les professionnels et les industries.
Qu’est-ce qu’une imprimante 3D et comment fonctionne-t-elle ?
Une imprimante 3D est un dispositif de fabrication additive conçu dans les années 1980 par Chuck Hull pour révolutionner les processus de production. Pour ceux qui recherchent des services d’installation d’imprimante en Île de France, la création d’objets à l’aide de ces imprimantes nécessite quelques éléments essentiels, notamment le modèle 3D, l’imprimante et le matériau.
L’imprimante utilise le contenu d’un fichier numérique pour développer des objets en superposant de fines couches de matériaux. Elle peut utiliser divers matériaux liquides ou en poudre, comme le plastique, le métal ou le ciment. Au fur et à mesure qu’elle empile des couches ultrafines, elle fusionne chaque passage, créant ainsi un objet final en 3D qui incarne la conception assistée par ordinateur.
Il existe plusieurs types d’imprimantes :
- Dépôt fondu (FDM),
- Stéréolithographies (SLA),
- Frittage sélectif par laser (SLS)
- Métal
Le fonctionnement de chaque type varie, car chacun utilise des méthodes uniques pour réaliser les tâches d’impression 3D.
Comment fonctionne une imprimante 3D, étape par étape ?
Le processus d’impression 3D comporte trois phases principales : la conception, le découpage et l’impression.
La phase de conception
L’impression d’un objet en 3D commence par la phase de création. L’imprimante base le processus d’impression sur un modèle numérique 3D de l’objet, et la première étape consiste donc à le créer. Différents logiciels de modélisation CAO, tels que Creo, Catia et SolidWorks, offrent les outils nécessaires pour créer ce modèle.
Les scanners 3D et les logiciels de photogrammétrie permettent également d’obtenir des résultats similaires. Une fois le modèle numérique terminé, vous devez le convertir dans un format compatible avec votre imprimante 3D. Cette étape permet de s’assurer que l’imprimante dispose d’instructions concernant le placement de chaque couche de matériau pour créer le produit final.
Découpage du modèle
Après avoir conçu votre fichier numérique et l’avoir converti au bon format, il est temps de préparer le modèle pour l’impression. Cette phase fait appel à un logiciel de découpe, qui aide l’imprimeur à comprendre la conception à l’aide de coordonnées qui lui indiquent où déposer le matériau.
Le logiciel de découpage divise littéralement le modèle en plusieurs couches qui varient en fonction des spécifications énoncées dans votre fichier numérique. Après avoir découpé le modèle, vous obtiendrez un fichier texte contenant des instructions détaillées sur la manière d’imprimer l’objet.
Au cours de cette étape, vous configurerez votre imprimante et vos matériaux pour garantir une impression réussie. Si le logiciel ne comprend pas certains facteurs, notamment les limites, le diamètre de la buse et l’épaisseur du matériau, il peut fausser le résultat.
Phase d’impression
La dernière phase est la plus passionnante : l’impression. C’est à ce stade que vous verrez votre création numérique prendre vie. L’imprimante lira le fichier du logiciel de découpage et utilisera les instructions pour imprimer l’objet couche par couche.
Au fur et à mesure qu’elle dépose le matériau en couches, l’imprimante les fusionne pour créer un objet solide.
Ce processus peut prendre un certain temps, en particulier pour les impressions de grande taille. Si l’imprimante peut réaliser de petits objets en quelques minutes ou quelques heures, les projets complexes ou de grande envergure peuvent prendre plusieurs jours.
Comment fonctionne une imprimante 3D à résine ?
Les imprimantes 3D à résine sont appréciées pour leur capacité à créer des détails minuscules, en utilisant l’ALS pour accomplir leurs tâches.
Les principes de base
Les imprimantes 3D à résine utilisent la stéréolithographie (SLA), qui convertit les plastiques liquides en objets solides. Cette méthode d’impression 3D est l’une des options les plus anciennes, mais elle reste populaire en raison de sa capacité à réaliser des détails très fins.
Résine et lumière UV
Une imprimante 3D à résine utilise des rayons ultraviolets (UV) pour réaliser des projets. L’imprimante expose chaque couche de résine liquide photosensible à un faisceau laser UV, ce qui la durcit en une couche solide. Le processus se poursuit couche par couche jusqu’à ce que le projet soit terminé.
Une fois l’objet terminé, il doit être rincé avec un solvant liquide pour éliminer l’excès de résine et cuit aux ultraviolets pour durcir davantage la résine.
Avantages et inconvénients
Les imprimantes 3D à résine sont idéales pour créer des pièces imprimées aux détails fins, car le processus de durcissement permet un contrôle précis de l’objet final. Les produits imprimés à l’aide de ces imprimantes présentent souvent des surfaces très lisses, bien que cela puisse varier en fonction de la qualité de l’imprimante.
Bien qu’elles soient idéales pour les détails fins, ces imprimantes disposent généralement de plaques de construction plus petites qui limitent la taille des pièces que vous pouvez créer. En outre, l’impression à l’aide d’une imprimante SLA prend souvent plus de temps en raison des processus de durcissement et de rinçage.
Comment fonctionne une imprimante 3D en métal ?
Les imprimantes 3D métal utilisent le même concept fondamental que les autres imprimantes, mais au lieu de résine ou de polymères et de lumière UV, elles utilisent de la poudre de métal et des lasers très puissants.
Types d’impression 3D en métal
Il est possible de réaliser des impressions 3D en métal en utilisant la fusion sélective au laser (SLM) et le frittage direct au laser (DMLS). Ces procédés présentent de nombreuses similitudes, car ils utilisent tous deux des lasers pour scanner et fusionner des particules de poudre métallique afin de créer les couches d’un objet imprimé en 3D.
Les différences proviennent des processus fondamentaux qui sous-tendent le processus de collage, car le SLM utilise une température unique pour faire fondre les particules, tandis que le DMLS utilise des poudres dont les points de fusion varient.
Le processus
Les imprimantes 3D étalent de fines couches de poudre métallique sur la plate-forme de construction lorsqu’elles fabriquent un objet métallique. Ensuite, elles utilisent des lasers puissants pour faire fondre ou fusionner les particules de métal, créant ainsi une seule couche dans l’objet. Le processus se répète avec une autre couche de poudre métallique et d’autres scanners jusqu’à ce que l’objet soit complet.
Applications et limites
Les imprimantes 3D en métal sont souvent utilisées pour le prototypage rapide et la production de pièces finies dans divers secteurs, notamment l’outillage, l’ingénierie mécanique et l’aérospatiale. Ce processus facilite la création de produits durables relativement rapidement, ce qui en fait une excellente option pour ces applications.
Si l’impression ne génère que peu de pertes, la mise au point de la conception d’une pièce nécessite souvent plusieurs cycles avant la production en série. En outre, les contraintes de taille peuvent provenir de la plateforme de construction, ce qui limite les produits que les fabricants peuvent fabriquer.
Applications réelles des différents types d’imprimantes 3D
Les imprimantes 3D se sont révélées utiles dans diverses applications du monde réel, bien que l’application dépende de la fonctionnalité et du type d’imprimante. Elles sont utilisées dans les secteurs de l’aérospatiale, de la défense et de l’automobile, où elles permettent de créer des composants solides et durables.
Dans le secteur de l’éducation, les imprimantes 3D sont souvent utilisées pour imprimer des pièces en tant qu’outils pédagogiques, pour la recherche et pour créer des décors de classe personnalisés. Le secteur de la santé les a utilisées à diverses fins, de la planification d’opérations chirurgicales complexes à la création d’instruments chirurgicaux personnalisés.
