Également appelée fabrication additive, l’impression 3D regroupe divers procédés de fabrication qui consiste à créer un objet physique et concret à partir d’un fichier ou d’un modèle numérique. Le concept a été inventé dans les années 1980 par des ingénieurs français, dont Alain Le Méhauté, Olivier de Witte et Jean-Claude André. La première technique d’impression 3D s’appelait la stéréolithographie ou SLA. Repris ensuite par l’Américain Charles Hull, il a déposé le premier brevet en 1984, en donnant naissance à l’extension .stl, ou « standard tessellation language ». C’est le format qui permettait de décrire les objets en trois dimensions.
En outre, le domaine de l’impression 3D a connu de nombreuses évolutions. Si auparavant, cette technologie était spécifiquement dédiée pour les applications de prototypage industriel, elle est devenue un pilier incontournable pour les industries modernes.
Comprendre les bases de l’impression 3D
L’impression 3D ou la fabrication additive est définie comme étant le processus de création d’objets en trois dimensions. Le terme « additive » vient en fait de la méthode de conception, qui implique l’addition ou la superposition de plusieurs couches afin de créer un objet en volume. Par ailleurs, l’impression 3D permet de créer des formes variées, allant de plus simple au plus complexe.
Tout au long de son évolution, la fabrication additive a développé plusieurs principales technologies, notamment la stéréolithographie ou SLA, la modélisation par dépôt fondu ou FDM, ainsi que le frittage sélectif par laser ou SLS. Chacune d’elle se démarque avec des avantages uniques qui constituent les bases essentielles et fondamentales de l’impression 3D.
La SLA ou stéréolithographie est la première technologie de la fabrication additive qui permet de créer des objets solides en utilisant de la résine et de la lumière UV. La FDM ou modélisation par dépôt fondu a été développée dans les années 90. Elle consiste à créer des rendus 3D, en exploitant la fusion et l’extrusion du filament thermoplastique. Par ailleurs, cette méthode est populaire auprès des amateurs et du grand public, particulièrement avec l’émergence des imprimantes 3D FDM. Enfin, il y a aussi la technologie du frittage sélectif par laser ou SLS. Tel que son appellation laisse entendre, ce procédé implique l’impression en 3D avec le frittage laser. De ce fait, cette technique permet de réaliser des conceptions complexes qui nécessitent des processus détaillés et méticuleux.
Le processus d’impression 3D
Le processus d’impression 3D est constitué par diverses étapes clés, qui partent de la conception et la modélisation jusqu’à l’impression elle-même. En premier lieu, il faut commencer par la conception du modèle numérique. Pour cela, on peut utiliser des logiciels de modélisation ou des outils de conception par ordinateur appelés CAO. À titre de référence, on peut citer entre autres SolidWorks, Fusion 360, Tinkercad, ABViewer, Arcad 3D, AutoCAD, et plus encore. Pratiques et efficaces, ces logiciels permettent de créer des modèles précis, tout en tenant compte de chaque détail comme les dimensions, les formes ou toute autre spécificité importante à reprendre dans l’impression en 3D.
La deuxième étape consiste ensuite à préparer le modèle et à procéder au tranchage ou slicing. Le but est de le transformer en une série d’instructions ou le G-Code, qui sera prise en compte dans les configurations des paramètres d’impression. En outre, il y a également des outils spécifiques qui simplifieront ce processus. Les plus courants étant le logiciel Slicer, Ultimaker Cura, PrusaSlicer, ou encore Simplify3D.
Une fois le tranchage effectué, on passe par l’étape de l’impression. En fonction de l’impression 3D à faire et des propriétés souhaitées, il faut choisir les matériaux appropriés. De même, la technologie d’impression utilisée dépend entièrement du besoin de l’utilisateur. Enfin, l’objet créé peut nécessiter quelques traitements supplémentaires en vue de peaufiner sa présentation. Cela peut être du ponçage, de la peinture, de l’assemblage, du masticage, ou autres encore.
Matériaux en impression 3D
Grâce à l’innovation incessante autour de l’impression 3D, cette technologie offre actuellement la possibilité d’utiliser une large variété de matériaux. Bien sûr, le choix du matériel approprié dépend essentiellement du projet spécifique ainsi que des rendus souhaités.
Pour une impression 3D en plastique, les principaux matériaux sont les thermoplastiques et les plastiques thermodurcissables. Pour l’impression 3D FDM ou SLS, l’on utilise généralement l’ABS ou encore le PLA, le PETP, le nylon, le TPU ou même le PVA. La technologie SLA, en revanche, est plus flexible. Elle requiert principalement l’utilisation de résine avec des matériaux comme le VeroClear, le Polyuréthane Elastomère, etc. D’autre part, la technologie de la fabrication additive comporte également l’impression 3D métal, qui utilise tout type de matériaux en métal, incluant le titane, l’acier inoxydable, l’aluminium, et plus encore.
Applications de l’impression 3D
L’impression 3D a largement révolutionné de nombreux secteurs d’activités, tels que l’automobile, la médecine, l’architecture et le domaine de la construction, l’industrie aérospatiale, l’art, l’éducation et plus encore. À titre d’exemple, elle permet de revoir complètement la structure et la performance des voitures. Au niveau médical, la fabrication additive est devenue un véritable allié, permettant de faciliter de nombreuses interventions chirurgicales ou encore de fabriquer des prothèses sur mesure, selon les besoins spécifiques de chaque patient.
D’autre part, compte tenu de la possibilité de réaliser des prototypages rapides avec l’impression 3D, cette technologie offre de nombreux avantages pour les ingénieurs et les concepteurs de projet. Elle réduit les coûts relatifs à la préparation ou encore à l’ajustement avant de passer à la production. En ce sens, elle garantit une plus grande liberté et flexibilité dans la conception, ce qui peut être un atout majeur pour le développement des entreprises.
Futur de l’impression 3D
L’univers de l’impression 3D est une technologie qui ne cesse d’évoluer, et semble à ce point ouvrir de nombreuses perspectives pour l’avenir. Parmi les innovations importantes qui dominent le futur de la fabrication additive, il y a par exemple la popularisation de l’accès à cette technologie auprès du grand public, l’introduction des matériaux plus performants, et peut-être même plus complexes, ou encore la personnalisation de masse.
Sur ce dernier point, l’impression 3D peut réellement révolutionner les productions personnalisées. Grâce aux diverses options disponibles sur les différentes technologies, la réalisation des objets personnalisés en grande quantité devient relativement simple et accessible. Il en va de soi qu’au niveau des coûts, c’est aussi intéressant. En somme, l’impression 3D est en pleine ascension, et son futur est de plus prometteur.
Conclusion
L’impression 3D est une évolution significative de la technologie, qui se démarque avec un grand potentiel pour transformer l’industrie de la fabrication. En effet, elle a complètement révolutionné les processus, en apportant de nombreux avantages et commodités pour faciliter le travail, que ce soit en termes de coût, de rapidité, de performance, ou encore d’accessibilité.
En outre, l’impression 3D gagne de plus en plus d’ampleur. Elle est en train de se répandre dans tous les secteurs. Et inversement, les entreprises sont de plus en plus engagées pour investir dans cette technologie en corrélation du développement de leur activité. En prime, les applications potentielles sont aussi larges et diversifiées. À ce stade, les limites de cette technologie semblent infinies.