Comment fonctionne l’impression 3D?

L’impression 3D est devenue une technologie beaucoup plus courante, avec des machines d’impression disponibles à presque tous les prix. La plupart des gens qui veulent une imprimante 3D peuvent probablement trouver un modèle qu’ils peuvent se permettre. Malgré cela, l’impression 3D est encore si récente que peu de gens savent comment cela fonctionne.

C’est pourquoi le moment est venu de répondre à la question «Comment fonctionne l’impression 3D?». Il y a de très bonnes chances que vous en utilisiez un par la suite!

Comment fonctionne limpression 3D

Impression 3D additive vs soustractive

Il existe deux grandes catégories d’impression 3D. Les imprimantes 3D que vous pouvez acheter vous-même sont presque toutes des machines «additives». En d’autres termes, ils construisent des objets 3D en ajoutant du matériau (généralement en couches) jusqu’à ce que l’objet soit complet. Les imprimantes 3D auxquelles les gens pensent lorsqu’ils entendent «imprimante 3D» sont presque toujours de type additif.

L’impression 3D soustractive est très différente. Ici, vous commencez avec une quantité fixe de matériau, puis vous enlevez jusqu’à ce qu’il ne reste que l’objet fini. Un sculpteur faisant une statue en marbre utilise une méthode soustractive. Les machines soustractives se trouvent généralement dans les grands ateliers et les environnements industriels. Les systèmes de fraisage CNC (commande numérique par ordinateur) sont probablement l’exemple le plus connu.

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Nous nous concentrerons uniquement sur les machines additives à partir de maintenant, car elles sont pertinentes pour le consommateur moyen. Sachez simplement que les machines soustractives appartiennent à la même famille étendue d’imprimantes 3D que celle que vous pourriez installer sur un bureau.

Modélisation par dépôt fondu, stéréolithographie et frittage sélectif par laser

Les trois principales méthodes d’impression 3D additive sont le FDM (modélisation de dépôt par fusion), la stéréolithographie (SLA) et le frittage sélectif au laser (SLS).

L’imprimante da Vinci FDM

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FDM est le système de qualité grand public le plus courant. Avec ces types d’imprimantes, un filament de matériau passe à travers une tête d’impression à chaud. La tête d’impression est positionnée avec précision dans l’espace 3D et dépose une couche de matériau selon des instructions programmées exactes. Il existe différentes approches du FDM, mais nous y reviendrons dans un instant.

L’imprimante Nobel SLA

La stéréolithographie est beaucoup moins courante dans les systèmes grand public. Ces imprimantes utilisent des lasers pour polymériser une résine liquide en une matière plastique solide. Habituellement, l’objet est «tiré» d’une cuve de résine, formant couche par couche au fur et à mesure qu’il s’élève du matériau. Ces dernières années, les imprimantes SLA sont devenues plus compactes et plus abordables. C’est donc une véritable alternative aux imprimantes FDM, selon le type de modèle final sur lequel vous vous installez.

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Le frittage sélectif au laser (SLS) utilise un laser puissant pour fusionner une poudre de polymère. La poudre réelle agit comme une structure de support pour l’impression, donc ce type d’impression n’a pas besoin d’échafaudage spécial. SLS n’est pas un type de FDM que vous trouverez sur le bureau. C’est encore une technologie industrielle pour le moment.

Imprimantes robots cartésiennes et delta

Une imprimante robot Delta

Le type d’imprimante FDM le plus courant est l’imprimante 3D cartésienne. Le nom fait référence aux coordonnées cartésiennes. Ce sont les coordonnées XYZ que nous avons tous apprises à l’école. La tête d’impression peut être déplacée vers n’importe quelle coordonnée XYZ dans l’espace du volume d’impression. Le calcul est simple, les imprimantes sont assez abordables et la qualité d’impression est précise.

Cependant, en fonction de la granularité des coordonnées XYZ, les surfaces courbes peuvent ne pas être aussi lisses qu’elles pourraient l’être, ce qui nécessite un travail de finition manuel.

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Les imprimantes robotisées Delta adoptent une approche différente. La tête d’impression est montée sur trois bras qui fonctionnent sur trois rails. En variant la hauteur de chaque bras, la tête d’impression peut osciller. Cette conception permet à la tête d’impression de se balancer dans de vraies courbes et permet également aux objets de grande taille d’être imprimés dans le volume d’impression.

Fondamentalement, plus les rails sont longs, plus le modèle peut être haut. Plutôt que les coordonnées XYZ, les imprimantes robot delta utilisent la trigonométrie pour calculer la position de la tête d’impression. Le résultat final est qu’ils ne peuvent pas atteindre tout à fait la même résolution d’impression que les imprimantes cartésiennes.

Pour vraiment comprendre le concept du robot delta, vous devez le voir en action. Regardez cette vidéo de Johann Rocholl et vous comprendrez rapidement le concept.

Notez l’articulation sur les bras et la liberté de mouvement de la tête d’impression.

Matériaux d’imprimante 3D

Les imprimantes 3D utilisent une variété de matériaux, mais il existe deux plastiques qui sont de loin les plus courants dans les applications grand public: l’ABS et le PLA.

L’ABS (acrylonitrile butadiène styrène) est exactement le même plastique que les briques LEGO. Ce plastique est susceptible de se déformer lors du refroidissement et nécessite une imprimante avec un lit d’impression chauffé. Il est assez résistant aux chocs, mais pas particulièrement solide. Il convient à la fabrication de pièces prototypes et même de pièces finales non porteuses.

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Le PLA (acide polylactique) a un point de fusion bas, ne se déforme pas beaucoup, est facile à travailler et a moins d’impressions échouées. Il est également beaucoup trop fragile pour toute utilisation pratique, mais il est brillant pour créer des modèles lisses et détaillés qui ne sont destinés qu’à être regardés.

La bonne nouvelle est que la plupart des imprimantes 3D grand public fonctionneront avec ces deux matériaux bon marché. Vous pouvez donc les modifier selon vos besoins.

Le filament de nylon est une autre option et il existe même des imprimantes qui utilisent du bois ou du métal comme matériau. Les imprimantes de nouvelle génération peuvent également gérer plus d’un filament à la fois, ce qui permet des impressions de matériaux mixtes ou multicolores.

Le processus d’impression 3D typique

Si vous n’avez jamais fait d’impression 3D vous-même, vous êtes probablement curieux de savoir comment cela fonctionne réellement du point de vue de l’utilisateur. Bien que l’utilisation d’une imprimante 3D ne soit pas aussi simple que de supprimer des impressions 2D sur une imprimante laser ou à jet d’encre, ce n’est pas aussi difficile que vous ne le pensez.

Après avoir configuré l’imprimante conformément au manuel, avec le calibrage et la mise à niveau correctement effectués, vous avez d’abord besoin d’un modèle à imprimer.

Vous pouvez créer votre propre modèle, en utilisant quelque chose comme Zbrush ou AutoCAD, mais la plupart des gens sont susceptibles de télécharger un modèle à partir d’un site en ligne. Le premier arrêt devrait certainement être Thingivers, qui est probablement la collection la plus célèbre de modèles soumis par les utilisateurs. Cependant, il existe de nombreux alternatives.

Comment fonctionne limpression 3D

Après avoir obtenu un modèle dans un format compatible, vous l’ouvrirez dans le logiciel fourni avec votre imprimante. Ils ont tous une apparence et un fonctionnement différents, mais le concept de base est le même. Vous pouvez également commencer par traiter un modèle 3D avec Meshmixer, ce qui garantit qu’un modèle 3D est solide et adapté à l’impression.

Dans le logiciel de l’imprimante 3D, vous choisirez la taille et la qualité du modèle et le logiciel le convertira en «tranches» représentant chaque couche d’impression. Il calculera également «l’échafaudage» qui doit être imprimé pour soutenir le modèle pendant sa fabrication. Ce truc peut être rompu lorsque l’impression est terminée.

Avec tout ce travail de préparation derrière vous, l’impression peut commencer. Selon les paramètres de qualité, vous pourriez être dans une longue attente! Les impressions de haute qualité varient de quelques heures à quelques jours. Heureusement, certaines imprimantes 3D vous permettent de suivre la progression de votre impression à distance via une application.

Une fois l’impression terminée, vous la retirerez du lit, puis la détacherez de l’échafaudage. Dans de nombreux cas, vous devrez finir le modèle à l’aide de papier de verre et d’outils de coupe spéciaux pour éliminer les imperfections. Certaines personnes peignent même leurs modèles! La seule vraie limite est votre créativité.

Si vous avez hâte d’acheter une imprimante 3D, voici notre meilleurs choix et si vous avez un budget limité, ce sont des options plus conviviales.