Ces dernières années, notre quotidien ne cesse d’être bouleversé par les prouesses qui sont réalisées en termes de technologies. Dans les années à venir de nouvelles inventions risquent elles aussi de changer radicalement notre mode de vie à l’image des imprimantes 3D.
Qu’est-ce qu’une imprimante 3D ?
Il s’agit d’une imprimante capable d’aboutir à la fabrication de pièces à partir du prototypage rapide d’un modèle numérique. Les imprimantes 3D permettent ainsi de fabriquer de simples pièces mais aussi des objets plus complexes tels que des pièces d’avion ou encore des bâtiments. L’impression 3D peut aussi contribuer au moulage de certaines pièces.
Impression 3D : comment ça fonctionne ?
Toute l’impression repose sur une modélisation numérique élaborée sur un ordinateur. Une fois ce modèle prêt à être imprimé, le prototype est imprimé en 3D. L’imprimante se met alors à superposer de fines couches successives qui s’empilent les unes sur les autres.
La finesse des couches est un élément important puisque c’est justement cela qui va permettre d’avoir une impression précise (indispensable à la production de pièces complexes).
Petite particularité de l’impression 3D : il peut arriver qu’au cours de l’impression, certains objets ne puissent pas rester immobiles tout le long en raison de leur forme particulière. Ces objets-là nécessitent donc la présence d’un support pour assurer leur maintien. Il faut savoir que l’imprimante est elle-même capable d’imprimer ces supports qui font eux aussi suite à un prototypage.
Un des nombreux avantages d’avoir recours à l’impression 3D au lieu de fabriquer ces objets physiques manuellement est l’absence de perte de matière grâce à la grande précision dont dispose ce type d’imprimantes.
Les techniques d’impression 3D
L’impression 3D implique d’avoir recours à des technologies d’impression. Il en existe une multitude dont voici les plus répandues :
La méthode de dépôt de fil (FDM)
Cette méthode d’impression repose sur le dépôt de filaments (généralement faits en polymères de plastiques) sous la forme de couches très fines qui se superposent. Ce filament est chauffé à des températures très importantes jusqu’à ce qu’il atteigne son point de fusion. Il est alors déposé sur le plateau de l’imprimante 3D grâce à une buse. Les filaments s’empilent et fusionnent entre eux en raison de la température importante à laquelle ils ont été portés et finissent par ne former qu’une seule pièce tridimensionnelle.
Le diamètre du filament en question est variable d’une imprimante à l’autre. Plus ce dernier est petit et plus la qualité de finition de l’objet augmente, entraînant toutefois un ralentissement de l’impression.
De ce fait, la cartouche d’encre des imprimantes traditionnelles est remplacée par la bobine de filaments dans l’impression 3D. Il existe d’ailleurs trois matières pour ces filaments : l’ABS, le PLA ainsi que le PVA.
La méthode de la stéréolithographie
Dans ce procédé d’impression 3D, un laser ultraviolet est en charge de durcir la résine. Une fois durcie, la résine est apte à recevoir les autres couches.
Le DLP
Le DLP est très semblable à la stéréolithographie mais il utilise une ampoule inactinique à la place du laser ultraviolet.
La méthode SLS
Cette méthode d’impression est elle aussi assez proche de la stéréolithographie à la différence près que la matière utilisée, à savoir les résines, est remplacée par de la poudre. Un laser est aussi utilisé afin de solidariser la poudre à la couche inférieure et lui permettre de recevoir les couches suivantes, et ce en faisant chauffer la poudre (sans toutefois lui faire atteindre son point de fusion comme c’était le cas pour la résine). Néanmoins, ce processus d’impression est réservé aux objets de grande taille.
La méthode CLIP
Assez récente comme méthode d’impression 3D, cette dernière repose sur le durcissement à l’aide d’UV d’un bain de résine dans lequel la forme de l’objet à imprimer est projetée.
Quels critères faut-il prendre en compte pour choisir son imprimante 3D ?
L’achat d’une imprimante de ce type constitue un véritable investissement, d’où l’intérêt de savoir à l’avance quel utilisation on souhaite en faire.
Il faut d’ailleurs savoir qu’il existe quelques critères sur lesquels il faut se pencher afin de s’orienter au mieux vers le modèle qui convient.
Les critères principaux pour bien choisir son modèle d’imprimante 3D sont : la taille de la zone d’impression, la résolution, la vitesse, le nombre de têtes d’impression, la vitesse d’impression et la compatibilité avec les cartouches de résine.
La taille de la zone d’impression
La taille de la zone d’impression est un critère important puisqu’elle correspond à la surface sur laquelle vous pourrez imprimer vos objets. Vous devez donc vous poser la question à l’avance de savoir si vous comptez imprimer des objets de grande taille ou pas.
La résolution
Elle correspond à l’épaisseur des couches qui se superposent. Comme expliqué précédemment, plus les couches sont fines et plus la finesse sera grande donc à vous de savoir quelle degré de finitions vous souhaitez obtenir pour vos objets 3D. Cependant, il faut bien garder en tête que le gain de finesse implique aussi d’avoir une impression plus lente.
La vitesse d’impression
C’est un critère qu’il vous faudra surtout prendre en compte si vous avez besoin d’un travail doté d’une grande finesse et qui nécessite une impression en plusieurs exemplaires.
Le nombre de têtes d’impression
C’est ce qui va vous permettre d’obtenir un objet coloré. Ce paramètre-ci n’influence néanmoins pas la vitesse d’impression.
La compatibilité avec les cartouches de résines
D’une imprimante à l’autre, la compatibilité avec les cartouches de résines n’est pas garantie. Si votre imprimante est compatible, il faudra aussi que vous vous intéressiez aux différents types de cartouches de résines qui existent afin de voir lesquelles vous permettront d’obtenir un meilleur rendement en termes de dimensions des pièces imprimées.
Les limites à l’impression 3D
Si l’impression 3D semble être une véritable révolution, elle n’en reste pas moins limitée par certains paramètres détaillés ci-dessous :
Les couleurs
Même s’il existe déjà un large choix de couleurs, l’impression 3D reste insatisfaisante à ce niveau-là.
Toutefois, les objets créés correspondant à des polymères de plastiques, il est tout à fait possible de les peindre vous-même. Le mieux est d’appliquer une sous-couche, puis d’utiliser de la peinture à maquettes ou peinture à figurines.
Les composés hybrides
Lors d’une impression 3D, vous pouvez être amené à imprimer un prototype composé de plusieurs types de matériaux. Même si les évolutions tentent de remédier à cette limite, il n’est actuellement possible de produire un composé hybride qu’à partir de PLA et ABS.
La taille des créations
Cette limite concerne principalement les imprimantes non industrielles avec lesquelles l’utilisateur est obligé d’imprimer les différents composants de son objet séparément.
Les meilleures imprimantes 3D
Il existe une très large gamme d’imprimantes 3D sur le marché. Voici donc une sélection parmi les meilleures imprimantes disponibles dans le commerce…
Le verre de carbure de silicium avec le revêtement microporeux du plateau d’impression permettent de garantir une très bonne adhésion du plateau en question à la première couche.
Comme l’imprimante Ender 3D, cette imprimante est aussi dotée de la capacité de reprise de pause.
Autre point positif de cette imprimante, elle possède un détecteur de fin de filament qui vous avertit lorsqu’il faut changer de filament en cas de bobine finie par exemple.
De plus, cette imprimante 3D est dotée d’une longue durée de vie : elle peut imprimer des pièces en continu pendant 200 heures sans pression.
Une fois encore, c’est la méthode d’impression FDM qui a été choisie parmi les différents procédés d’impression. L’épaisseur des couches est modulable et varie de 0,05 à 0,4mm; quant à la précision d’impression, elle est égale à 0,1mm.
Passons à présent aux caractéristiques techniques de ce produit dont les dimensions sont 220*220*250mm. L’épaisseur de la couche d’impression est de 0,1mm et la vitesse d’impression est assez proche de celle du modèle précédent puisqu’elle est comprise entre 40 et 120 mm/s. Enfin, le diamètre du matériau est de 1,75mm.
Une des particularités de cette imprimante est qu’il est possible de l’utiliser hors ligne grâce à son écran LCD haute résolution (qui est également un écran tactile) et son clavier qui facilitent cette utilisation offline.
Aussi, cette imprimante fonctionne avec différents types de filaments d’impression : ABS, PLA et HIPS. De plus, la stabilité de l’impression est assurée par la plaque d’impression ici constituée d’acrylique.
De plus, ce modèle-ci ne permet pas une impression en couleurs mais utilise différents matériaux : PLA, ABS, bois, HIPS, PVA, nylon et le poly.
Le diamètre du filament est de 1,75mm, l’épaisseur des couches est quant à elle égale à 0,05mm et la vitesse d’impression est de 150mm/s.
