Utilisateur:BiblioImpression/Brouillon
I. L’impression 3D[modifier | modifier le code]
a) Principe de fonctionnement[modifier | modifier le code]
L'idée est simple: créer, à partir d'un fichier numérique, un objet, une pièce ou un prototype. Plutôt que d'usiner et de retirer de la matière, on en ajoute. L'idée est la même qu'une imprimante à papier, au détail près qu'elle repasse plusieurs fois pour avoir un rendu en trois dimensions. On vient ajouter de la matière, couche après couche, d'où le terme imprimer.
Les matières premières utilisées peuvent être le plastique (PLA ou ABS), de la cire, de la résine, de l’argile, la céramique ou encore le métal.[1]
b) Domaine d’application[modifier | modifier le code]
L’impression 3d est avant tout utilisée dans le domaine professionnel. Le prix d’une imprimante 3d performante étant élevé, l’impression 3d est rarement utilisée dans le domaine domestique. On retrouve l’impression 3d dans des domaines tels que l’ingénierie, la médecine, la construction ou encore le design. Par exemple un industriel peut avoir recours à l’impression 3d dans le but de créer des pièces détachées en tirage limité, qui autrement auraient occupé une ligne de production.
Un médecin peut quant à lui créer une prothèse adaptée au handicap d’un patient.
Un architecte peut modéliser puis imprimer une maison en 3d afin de séduire un potentiel acquéreur.
Le designer est complètement autonome sur la conception et la création d’un objet qu’il aura imaginé.
Il est également possible de retrouver l’impression 3d dans des domaines bien particulier comme celui de l’alimentaire. On l’appelle dans ce cas impression alimentaire.[2][3]
Par exemple en 2012 Choc Edge lance la première imprimante 3D à chocolat.
On peut également imprimer des maisons grâce à des imprimantes 3d qui utilisent de la céramique ou encore du béton.[4][5]
II. Les techniques d’impressions 3D[modifier | modifier le code]
a) Dépôt de filament fondu (FDM)[modifier | modifier le code]
Cette technique permet de réaliser des objets en 3 dimensions à l’aide d’un matériau plastique dans la majorité des cas sous forme de bobine. Le filament plastique est ensuite dirigé vers un extrudeur possédant un moteur pas à pas ainsi qu’une roue crantée pour faire avancer ou reculer le filament. Le filament ainsi extrudé est alors chauffé et passe par une buse afin de déposer le plastique fondu.
Une fois la première couche établie, la tête d’impression ou le lit d’impression se déplace selon les axes X, Y, Z pour recevoir la couche suivante. Ce procédé se répète jusqu’à la réalisation de l’objet complet.
Le dépôt de filament fondu est le procédé le plus utilisé pour les imprimantes 3D à usage domestique, leur prix étant plus abordable que les imprimantes professionnelles.[3]
b) La stéréolithographie (SLA)[modifier | modifier le code]
Ce procédé résulte du fait des propriétés de certaines résines à se polymériser sous l’effet de la chaleur. Ici il n’y a pas de buse comme la technique du FDM. Un laser ultra-violet va venir frapper un miroir qui va le réfléchir sur du photopolymère liquide afin de le solidifier point par point. Le plateau comportant le bac de photopolymère descend une fois une couche terminée afin de passer à la suivante.[6]
Un traitement au solvant est nécessaire à la fin de l’impression afin de retirer les éventuels restes de photopolymère. Le résultat d’impression avec cette imprimante est de très bonne qualité bien que fragile.
C’est Charles HULL qui lança cette technique d’impression dans les années 1980.[2]
c) Traitement numérique de la lumière (DLP)[modifier | modifier le code]
Le procédé DLP est très similaire à la technique SLA. Pour cette technique au lieu d’utilisé un laser ultra-violet, on utilise une ampoule inactinique rouge. La lumière vient dans ce procédé frapper dans le fond du réservoir contenant la résine liquide. L’objet est alors tiré vers le haut afin de laisser place à la couche suivante dans le fond du réservoir.
Ce procédé crée un objet 3d plus rapidement et est moins couteux que la méthode SLA, car cette fois ci à chaque projection de lumière une couche est solidifiée. La méthode SLA quant à elle, solidifie point par point et non par couche.[7]
d) Frittage sélectif par laser (SLS) et (DMLS)[modifier | modifier le code]
Tout comme la technique SLA, un laser va venir frapper la matière première afin de former l’objet souhaité. Dans le cas du frittage sélectif par laser, le matériau est sous forme de poudre qui peut être du plastique, de l’alumide (matériau composé de nylon et d’aluminium).[8]
La variante du SLS pour le métal se nomme le DMLS.
Ici un rouleau va venir répartir la poudre sur le plateau d’impression, environ 0.1 mm. Le laser va venir frapper la première couche, ce qui monte en température la poudre, et va lier les grains entre eux. Le plateau d’impression est alors baissé (d’une épaisseur de couche) et le rouleau vient à nouveau mettre de la poudre. Le cycle recommence jusqu’à la réalisation complète de la pièce. Cette technique à l’avantage de générer très peu de déchets, étant donné que la poudre non fusionnée par le laser peut être réutilisée.[8][9]
e) Fusion sélective par laser (SLM)[modifier | modifier le code]
Ce procédé est identique au frittage sélectif par laser (SLS), mais cette fois la poudre n’est plus frittée mais fusionnée. Le laser va chauffer la poudre et la faire fondre afin de former un objet solide.[9]
f) La Fusion par Faisceau d'Electrons (EBM)[modifier | modifier le code]
La fusion par faisceau d’électron est très similaire à la technique de la fusion sélective par laser. Elle travaille également couche par couche, et la poudre et déposée sur le plateau d’impression à l’aide d’un rouleau. Cette fois-ci ce n’est plus un laser mais un faisceau d’électrons qui va venir frapper la poudre afin de la faire fusionner. Les matériaux pour cette imprimante doivent obligatoirement être conducteurs, sinon aucune interaction entre la poudre et le faisceau d’électron n’est possible. C’est pour cette raison que cette technique est utilisée majoritairement pour le métal.[10]
Le faisceau d’électron est crée par un filament de tungstène chauffé sous vide. Des électroaimants viennent ensuite propulser les électrons sur les grains de poudre ce qui va provoquer leur fusion. Pour assurer le bon fonctionnement du procédé, la fabrication de la pièce est effectuée sous vide.[11]
g) Le procédé Binder Jetting (BJ) ou (3DP)[modifier | modifier le code]
Ce procédé tout comme le SLS et SLM est basé sur de la poudre comme matière première. Un rouleau va venir répartir la poudre sur le plateau d’impression. Cette fois ci ce n’est plus un laser mais une tête d’impression qui vient appliquer un liant liquide sur la poudre afin de former une couche. Une fois le liant déposé le plateau d’impression est alors légèrement baissé et le rouleau vient de nouveau déposer la poudre. Le cycle est répété jusqu’à finaliser l’objet.
Il faut noter que le liant peut être coloré, ce type de procédé permet ainsi d’obtenir des objets 3d multicolores.[12][7][13][14]
h) Projection de matière (MJM) ou (MJP)[modifier | modifier le code]
Dans ce procédé la tête d’impression dépose des gouttelettes de résine sur le plateau d’impression, à la manière d’une imprimante jet d’encre classique. Le matériau va refroidir et se solidifier. Une fois la première couche solidifiée, le plateau d’impression descend pour réaliser la deuxième couche. Ce cycle se répète jusqu’à la réalisation complète de la pièce.[15]
i) Le procédé PolyJet (PJ)[modifier | modifier le code]
Ce procédé est identique au procédé précédent de projection de matière (MJM), à la différence près que la tête d’impression est munie d’une lampe UV qui va venir solidifier les couches de polymère. [9]
j) Laminage par dépôt sélectif (SDL)[modifier | modifier le code]
Ce type d’impression est assez particulier étant donné qu’il utilise du papier. Ce procédé constitue également l’objet couche par couche. L’utilisateur met un paquet de feuilles empilées dans l’imprimante avant l’impression de l’objet. L’imprimante projette de l’encre sur la première feuille de papier de la pile afin d’obtenir le contour de l’objet souhaité. [9]
La feuille est ensuite déposée sur le plateau d’impression, où l'on vient découper le contour de l’objet souhaité à l'aide d'un laser ou une lame. Le reste de la feuille où l’objet n’est pas dessiné est également parfois découpé sous forme de rectangles. Cette feuille est ensuite recouverte d’un liant afin que la feuille suivante puisse être collée par-dessus. Ce procédé est répété jusqu’à la réalisation complète de l’objet.[9][16]
Une fois l’objet terminé il est nécessaire d’enlever le surplus de papier inutilisé autour de l’objet.
Cette tâche serait plus simple si l’imprimante avait découpé les excès de feuille durant l’impression.
III) Tableau récapitulatif[modifier | modifier le code]
| Technologie | Plastique et alumide | Metal | Résine | Papier |
|---|---|---|---|---|
| Dépôt de filament fondu FDM | X | |||
| Frittage sélectif par laser SLS | X | |||
| Stéréolithographie SLA | X | |||
| Traitement numérique de la lumière DLP | X | |||
| Projection de matière MJM ou MJP | X | |||
| Procédé PolyJet PJ | X | |||
| Frittage sélectif par laser DMLS | X | |||
| Fusion sélective par laser SLM | X | |||
| Fusion par faisceau d'électrons EBM | X | |||
| Procédé Binder Jetting BJ ou 3DP | X | |||
| Laminage par dépôt sélectif SDL | X |
- Chloé, « News-3D - Guide: "les différentes techniques d'impression 3D" », sur www.news-3d.com (consulté le )
- « Techniques et Technologies pour Impression 3D et Imprimante 3D », sur www.sculpteo.com (consulté le )
- « Impression 3D : les différents procédés », sur www.lesnumeriques.com (consulté le )
- « Imprimante 3D : 10 maisons construites en moins de 24 heures ! », Gentside Découverte, (lire en ligne, consulté le )
- « → Imprimante 3D : des maisons imprimées en 3D en France ? », {{Article}} : paramètre «
périodique» manquant, (lire en ligne, consulté le ) - « Stéréolithographie », Wikipédia, (lire en ligne, consulté le )
- « Les technologies d'impression 3D », Aniwaa, {{Article}} : paramètre «
date» manquant (lire en ligne, consulté le ) - (en) « Alumide », Wikipedia, (lire en ligne, consulté le )
- « Impression 3D : panorama des différentes techniques – DU facilitateur au FacLab », sur cours.education (consulté le )
- (en-US) « The 3D printing age - part I », Leapfrog 3D Printers, (lire en ligne, consulté le )
- « L'impression 3D par fusion de faisceau d'électrons - 3Dnatives », sur www.3dnatives.com (consulté le )
- « L'impression 3D par liage de poudre, on vous explique tout ! - 3Dnatives », sur www.3dnatives.com (consulté le )
- www.3dilla.com, « 3DP - Technologie d'impression 3D | 3Dilla », sur fr.3dilla.com (consulté le )
- « L’impression 3D à jet de liant (3DP, BINDER JETTING OU ZPRINTING) », L'information spécialisée de la Fabrication Additive, (lire en ligne, consulté le )
- « Impression 3D Modelage à Jets Multiples (MJP) », 3D Avenir, {{Article}} : paramètre «
date» manquant (lire en ligne, consulté le ) - « L’impression 3D couleur, on vous explique tout ! - 3Dnatives », sur www.3dnatives.com (consulté le )