L’impression 3D est une technologie qui permet de créer des objets tridimensionnels à partir d’un fichier numérique. Elle est utilisée pour la fabrication de prototypes, de pièces fonctionnelles et de produits finis.
La technologie de l’impression 3D repose sur un processus dit d’addition de matière, qui consiste à ajouter des couches successives d’un matériau liquide ou pâteux pour créer un objet en 3D. Les principaux types d’impression 3D sont la stéréolithographie (SLA), le frittage sélectif par laser (SLS) et le dépôt fondu (FDM).
Les avantages de l’impression 3D par rapport aux méthodes de fabrication traditionnelles telles que le fraisage ou le moulage sont la liberté de conception, la complexité n’est plus un obstacle et la personnalisation est possible.
Qu’est-ce que l’impression 3D ?
La fabrication additive
La fabrication additive (AM) est un terme générique qui désigne toutes les technologies permettant de construire des objets en ajoutant successivement de la matière couche par couche. L’impression 3D est un sous-ensemble de la fabrication additive, et c’est le nom commun utilisé pour décrire le processus lorsqu’il s’agit d’applications grand public et de bureau.
Processus d’impression 3D
Le processus d’impression 3D commence par un modèle ou un fichier numérique 3D (.stl, .obj, etc.), qui est introduit dans un logiciel de découpage qui “découpe” le modèle en centaines ou milliers de couches. Une fois découpé, le modèle est envoyé à l’imprimante où il est imprimé couche par couche selon les instructions du logiciel de découpage. Le type d’imprimante 3D le plus courant utilise la fabrication par filament fondu (FFF), dans laquelle des couches successives de plastique fondu sont extrudées et refroidies jusqu’à ce que la forme de l’objet souhaité soit obtenue.
Pourquoi utiliser l’impression 3D ?
Liberté de conception
L’impression 3D offre une liberté de conception inégalée par rapport aux méthodes de fabrication traditionnelles. Avec la fabrication additive, il n’y a pas de coûts d’outillage ou de moule associés à une géométrie complexe. Cela signifie que les concepteurs et les ingénieurs peuvent itérer et expérimenter différentes conceptions sans encourir de coûts importants.
En outre, l’impression 3D peut être utilisée pour créer des produits personnalisés pour des clients individuels. Cela permet aux entreprises de proposer des expériences uniques et personnalisées qui ne peuvent être reproduites avec des produits fabriqués en série.
La complexité n’est plus un obstacle
Avec l’impression 3D, la complexité n’est plus un obstacle à la production. La fabrication additive peut facilement produire des pièces comportant des détails complexes et des caractéristiques internes qu’il serait impossible de créer avec les méthodes d’usinage traditionnelles.
Cela ouvre de nouvelles possibilités pour la conception et l’ingénierie des produits, ainsi que des possibilités de créer des solutions personnalisées pour des applications spécifiques.
Personnalisation
L’impression 3D offre également la possibilité de personnaliser fortement les produits pour les utilisateurs individuels. Cette personnalisation peut prendre de nombreuses formes, comme la personnalisation de l’ajustement d’un produit ou l’ajout de détails ou de gravures uniques.
Ce niveau de personnalisation n’est pas possible avec des produits fabriqués en série, et il permet aux entreprises de créer des expériences uniques pour les clients, qui renforcent la fidélité et la valeur de la marque.
Comment fonctionne l’impression 3D ?
Stéréolithographie (SLA)
La stéréolithographie est un procédé de fabrication additive qui utilise une cuve de résine photopolymère et un laser ultraviolet (UV) pour fabriquer des pièces couche par couche. Pour chaque couche, le laser UV trace une section transversale du modèle de la pièce sur la surface de la cuve de photopolymère. L’exposition au laser UV permet à la résine photopolymère de se solidifier et d’adhérer à la couche de matériau précédente. Une plate-forme mobile abaisse la chambre de fabrication d’un cran après chaque exposition au laser UV, jusqu’à ce que la pièce soit terminée.
La technologie d’impression 3D SLA est l’un des procédés de fabrication additive les plus précis qui soient, avec une tolérance typique de ± 0,127 mm/mm (± 0,005 po/pouce). Ce haut degré de précision rend la SLA idéale pour les applications nécessitant des tolérances dimensionnelles serrées, comme le prototypage et la production de dispositifs médicaux, les prothèses dentaires et les composants de lunettes.
Modélisation par dépôt en fusion (FDM)
La modélisation par dépôt en fusion (FDM) est une technologie de fabrication additive qui construit des pièces couche par couche à partir de filaments thermoplastiques. Comme son nom l’indique, le FDM fonctionne en déposant un matériau fondu sur une plateforme de fabrication ; celui-ci se solidifie presque instantanément en une fine couche qui adhère soit au matériau précédemment déposé, soit à la plateforme de fabrication elle-même. Le processus de dépôt se répète jusqu’à ce que la pièce soit complète.
L’un des avantages de la FDM par rapport aux autres technologies additives est sa capacité à produire des pièces aux géométries complexes sans sacrifier les propriétés mécaniques. En fait, de nombreux thermoplastiques de qualité technique peuvent être utilisés avec la FDM pour produire des prototypes fonctionnels et des produits finis dont la résistance est comparable à celle des pièces moulées par injection. En outre, la FDM offre une liberté de conception impossible à obtenir avec les méthodes de fabrication traditionnelles ; par exemple, les formes organiques et les caractéristiques internes qui nécessiteraient plusieurs pièces ou un assemblage avec les techniques conventionnelles peuvent être produites en une seule unité avec la FDM.
Frittage sélectif par laser (SLS)
Le frittage sélectif par laser (SLS) est une technologie de fabrication additive qui utilise un laser à haute puissance pour fusionner sélectivement des particules de poudre, construisant ainsi des pièces couche par couche à partir d’un lit de matériau en poudre. Contrairement à d’autres procédés de fabrication additive qui utilisent des matériaux liquides, le SLS utilise des poudres sèches qui sont fusionnées par la chaleur d’un laser. Cela signifie qu’il n’est pas nécessaire de mettre en place des structures de support pendant la fabrication, car la poudre non polymérisée qui entoure chaque pièce sert de support temporaire pendant la construction. Une fois la fabrication terminée, il suffit de brosser les pièces finies pour éliminer toute poudre restante.
La SLS offre plusieurs avantages par rapport aux autres technologies additives : tout d’abord, elle permet de produire des formes quasi nettes avec très peu de déchets ; ensuite, elle peut être utilisée avec une large gamme de matériaux, notamment les métaux, les céramiques, les polymères remplis de verre et les composites ; enfin, elle ne nécessite pas d’outillage de précision coûteux comme c’est le cas pour de nombreuses méthodes de fabrication traditionnelles.”
Ce qui peut être imprimé en 3D
Prototypage
L’impression 3D est souvent utilisée pour le prototypage, car c’est un moyen rapide et facile de créer un modèle physique d’une conception. Cela peut être utile pour tester la forme, l’ajustement et la fonction d’un produit avant de le fabriquer.
Pièces fonctionnelles
L’impression 3D peut également être utilisée pour créer des pièces fonctionnelles, telles que des pièces de moteur, des implants médicaux et des montures de lunettes. Ces pièces doivent répondre à des exigences strictes en matière de résistance et de durabilité. Elles sont donc souvent fabriquées à partir de matériaux tels que le métal ou la fibre de carbone.
Produits d’utilisation finale
Dans certains cas, l’impression 3D peut être utilisée pour créer des produits finis prêts à être utilisés, comme des lunettes, des implants dentaires et des prothèses. Ces produits sont généralement fabriqués à partir de matériaux qui correspondent étroitement aux propriétés du corps humain, comme le titane ou le nylon.
Conclusion
Le procédé d’impression en 3D offre de nombreux avantages par rapport aux méthodes de fabrication traditionnelles. Les produits fabriqués en 3D peuvent être personnalisés et il est possible de fabriquer des pièces complexes.