L’impression 3D ou la fabrication additive est une technologie qui permet de créer des objets 3D ou en tridimensionnels. Existant depuis les années 1980, le processus a connu de nombreuses évolutions, notamment en termes de techniques, de matériaux, ou encore d’applications diverses. De nos jours, l’impression 3D est de plus en plus présente dans de nombreux secteurs.
Devenue un pilier important pour le développement des industries modernes, elle embarque une multitude de potentiels qui contribue à révolutionner l’univers de la fabrication sur une large variété de domaine. Parmi les avantages significatifs de la fabrication additive, on peut citer par exemple la réduction des coûts, l’amélioration des processus dont le développement rapide des prototypes ou prototypage rapide, la possibilité d’une personnalisation de masse, et plus encore.
Mais pour en apprendre davantage sur le sujet, nous allons découvrir plus en détails le principe de fonctionnement d’une imprimante 3D.
Principes de base de l’impression 3D
Globalement, l’impression 3D est définie comme étant la fabrication d’un objet en volume, en partant d’un fichier numérique. Ce dernier peut être créé à partir d’un logiciel de conception assistée par ordinateur. Le processus inclut l’étape de la conception ou modélisation, la préparation du modèle, le choix des matériaux à utiliser, la phase de l’impression, ainsi que le post traitement si besoin.
En outre, il existe différentes techniques que l’on peut utiliser pour l’impression 3D. La plus courante est certainement l’imprimante FDM ou le dépôt de matière en fusion, mais il y a également le frittage sélectif par laser ou SLS, ou encore la SLA ou technologie de stéréolithographie.
L’impression FDM ou dépôt de matière en fusion consiste à créer des objets en utilisant du filament. Ainsi, le principe est d’appliquer du fil fondu en superposition sur un modèle 3D, via la buse d’impression. Par ailleurs, cette technique est populaire, notamment auprès des utilisateurs personnels et les amateurs. Le choix des matériaux à utiliser est relativement flexible et il est possible de produire des pièces de diverses formes et tailles.
Le frittage sélectif par laser est un autre type d’imprimante 3D qui utilise principalement l’effet de la chaleur. Celui-ci cumule les couches de matériau en vue de former un objet en tridimensionnel, avec un aspect rigide. Dans ce cas, c’est le laser qui fritte les particules en poudre de polymère. Cette technologie est idéalement adaptée pour le prototypage des pièces en petites séries.
Enfin, la stéréolithographie ou SLA permet la fabrication d’objet 3D à l’aide des résines liquides, puis solidifiées. C’est ce qu’on appelle le processus de photo polymérisation. La plus grande particularité de ce modèle d’imprimante est la possibilité de réaliser des pièces d’une haute résolution et précision.
Matériaux utilisés dans l’impression 3D
Le choix des matériaux est essentiel avant de réaliser une impression 3D. Il peut être influencé par la nature, la propriété, la résistance ou encore le rendu souhaité de l’objet que vous voulez créer. Par ailleurs, plusieurs types de matériaux peuvent être utilisés pour l’impression 3D, dont les plastiques, les résines, les métaux, ainsi que les composites.
Les plastiques sont largement utilisés dans l’univers des 3D. Ils se déclinent en deux types, qui sont les thermoplastiques et les plastiques thermodurcissables. En outre, ce sont des matériaux qui conviennent pour divers types d’imprimante 3D, que ce soit la SLA, la FDM ou encore la SLS. De plus, ils sont généralement adaptés pour un plus grand domaine d’applications.
Les résines liquides sont les matériaux utilisés avec les imprimantes SLA ou stéréolithographie. Sous l’action d’un laser, d’un projecteur ou encore d’une lumière UV, elles passent de leur état liquide à un aspect solide. En outre, il existe différents types de résines, tels que l’ultem, le DPR, etc.
Les métaux commencent aussi à devenir de plus en plus présents dans le domaine de l’impression 3D. C’est en effet une technologie qui touche beaucoup de secteurs, y compris les pièces métalliques, les bijoux, et plus encore. Une grande sélection de métal peut être utilisée, comme le titane, l’acier inoxydable, l’aluminium, le cobalt, le fer, ou même les métaux précieux tels que l’or par exemple.
Enfin, les composites incluant les fibres de carbone, les fibres de verre ou de Kevlar gagnent davantage de notoriété. Ce sont des matériaux qui révolutionnent la fabrication additive, grâce à leur propriété plus légère et plus résistante. Plus performants, ils permettent de créer des objets en série plus complexes comme les pièces mécaniques et les pièces industrielles.
Étapes du processus d’impression 3D
Créer un objet en 3D nécessite de passer par quelques processus essentiels. En premier lieu, il faut passer par la conception du modèle 3D. Pour cela, de nombreux logiciels de conception assistée par ordinateur ou CAO sont maintenant disponibles et facilement accessibles pour les utilisateurs. Il y a SolidWorks, Fusion 360, NTopology, etc. Ces outils permettent de définir un modèle numérique, qui sera ensuite utilisé pour l’impression.
Ensuite, il faut préparer le fichier en format .stl. Cette étape consiste à réaliser le slicing ou le tranchage. C’est le procédé qui permet de diviser le modèle en une série d’instructions qui seront reprises par l’imprimante 3D. La préparation à l’impression vise à peaufiner le modèle si nécessaire. C’est à ce stade que le concepteur peut modifier la taille, choisir les matériaux ou encore ajouter un support selon l’exigence du travail.
Si tout est fin prêt, on peut passer à l’impression. Dans cette phase, l’imprimante se lance à la réalisation de l’objet en 3D. Les processus peuvent varier en fonction des matériaux et des appareils utilisés. Cela étant dit, la technique d’une impression 3D consiste généralement à superposer les couches de matériau afin de former une présentation en volume de modèle spécifique.
En outre, un processus de finition et un post-traitement peuvent être nécessaires. Cette dernière étape consiste à apporter une touche de personnalisation sur l’objet créé. Selon le rendu et le style souhaité, il se peut que la pièce ait besoin d’être poli, assemblé, peint ou autre encore.
Applications de l’impression 3D
Compte tenu de l’évolution constante de la technologie 3D, son champ d’application ne cesse de s’élargir et touche actuellement de plus en plus de secteurs. Parmi les plus importants, on peut citer l’industrie, le domaine médical, l’art et design, l’usage domestique, l’automobile, l’architecture, l’éducation, l’outillage, et même la mode.
Pour les industries modernes, l’impression 3D intervient efficacement dans la fabrication des prototypages rapides, des outils divers ou encore des pièces spécifiques et complexes. Dans le domaine de la santé, la technologie en tridimensionnels est une véritable révolution pour améliorer considérablement les traitements ou encore la fabrication de modèles chirurgicaux, des implants, des prothèses, et plus encore. Outre les avantages en termes de cout, de fiabilité, de précision ou encore de délai de production, l’impression 3D est réellement une alternative incontournable pour répondre aux besoins spécifiques de chaque patient.
L’application de l’impression 3D s’étend même dans les usages domestiques, fonctionnels et personnels. Parmi les idées créatives des utilisateurs, cette technologie est maintenant utilisée pour la fabrication de divers objets quotidiens, des bijoux, des accessoires de mode, ou même des articles de décoration intérieure.
Choisir une imprimante 3D
En outre, l’accès à cette technologie est devenu plus simple et à la portée de tous, grâce à la popularisation des imprimantes 3D. Même les utilisateurs particuliers peuvent à présent se procurer un appareil et se lancer dans la fabrication des objets 3D selon leur besoin spécifique. Toutefois, il existe quelques critères à prendre en compte pour choisir une imprimante 3D, et particulièrement si vous êtes encore un débutant dans ce domaine.
Le choix de l’imprimante 3D dépend essentiellement de votre type de projet, notamment de la propriété des objets que vous souhaitez créer, des matériaux que vous utiliserez, ou encore du volume de production dont vous avez besoin, en petite quantité ou en masse.
Pour les débutants, l’idéal est de privilégier les imprimantes 3D avec une facilité d’utilisation et d’assemblage. En outre, il existe sur le marché une large gamme d’appareils, allant du plus simple au plus sophistiqué.
Conclusion
L’impression 3D est une évolution de la technologie qui semble susciter beaucoup d’intérêts, et cela, dans de nombreux domaines et secteurs d’activité. Ceci s’explique par son application large et diversifiée, ainsi que les avantages et les commodités qu’elle peut offrir. Par ailleurs, l’avenir de l’impression 3D est très prometteur. Son ascension dans l’univers de la fabrication est en plein essor, et ne cesse de connaître de développement considérable de jour en jour. En prime, les ressources pour approfondir la compréhension, l’exploitation et l’utilisation de l’impression 3D sont multiples et inépuisables.