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Comment fonctionne exactement l'impression 3D?

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L'impression 3D est une méthode de production et de prototypage rapide très polyvalente. Au cours des dernières décennies, il a fait des vagues dans de nombreuses industries à travers le monde.

L'impression 3D fait partie d'une famille de technologies de fabrication appelée fabrication additive. Ceci décrit la création d'un objet en ajoutant du matériau à l'objet couche par couche. Tout au long de son histoire, la fabrication additive a pris divers noms, notamment la stéréolithographie, la stratification 3D et l'impression 3D, mais l'impression 3D est la plus connue.

Alors, comment fonctionnent les imprimantes 3D?

CONNEXION: DÉMARREZ VOTRE PROPRE ENTREPRISE D'IMPRESSION 3D: 11 CAS INTÉRESSANTS D'ENTREPRISES UTILISANT L'IMPRESSION 3D

Comment fonctionne une imprimante 3D?

Le processus d'impression 3D commence par la réalisation d'un modèle graphique de l'objet à imprimer. Ceux-ci sont généralement conçus à l'aide de progiciels de conception assistée par ordinateur (CAO), ce qui peut être la partie la plus exigeante en main-d'œuvre du processus. Les programmes utilisés à cet effet incluent TinkerCAD, Fusion360 et Sketchup.

Pour les produits complexes, ces modèles sont souvent testés de manière approfondie en simulation pour détecter d'éventuels défauts dans le produit final. Bien entendu, si l'objet à imprimer est purement décoratif, c'est moins important.

L'un des principaux avantages de l'impression 3D est qu'elle permet le prototypage rapide de presque tout. La seule vraie limitation est votre imagination.

En fait, certains objets sont tout simplement trop complexes pour être créés dans des processus de fabrication ou de prototypage plus traditionnels tels que le fraisage ou le moulage CNC. C'est aussi beaucoup moins cher que de nombreuses autres méthodes de fabrication traditionnelles.

Après la conception, la phase suivante consiste à découper numériquement le modèle pour le faire imprimer. Il s'agit d'une étape vitale car une imprimante 3D ne peut pas conceptualiser un modèle 3D de la même manière que vous ou moi. Le processus de découpage décompose le modèle en plusieurs couches. Le dessin de chaque couche est ensuite envoyé à la tête d'impression pour être imprimé ou posé dans l'ordre.

Le processus de découpage est généralement effectué à l'aide d'un programme de découpage spécial comme CraftWare ou Astroprint. Ce logiciel de découpage gérera également le «remplissage» du modèle en créant une structure en treillis à l'intérieur d'un modèle solide pour une stabilité supplémentaire si nécessaire.

C'est également un domaine dans lequel les imprimantes 3D excellent. Ils sont capables d'imprimer des matériaux très résistants avec de très faibles densités grâce à l'ajout stratégique de poches d'air à l'intérieur du produit final.

Le logiciel slicer ajoutera également des colonnes de support, si nécessaire. Celles-ci sont nécessaires car le plastique ne peut pas être déposé à l'air libre et les colonnes aident l'imprimante à combler les lacunes. Ces colonnes sont ensuite supprimées ultérieurement si nécessaire.

Une fois que le programme slicer a fait sa magie, les données sont ensuite envoyées à l'imprimante pour la dernière étape.

De là, l'imprimante 3D prend le relais. Il commencera à imprimer le modèle selon les instructions spécifiques du programme de trancheuse en utilisant différentes méthodes, en fonction du type d'imprimante utilisé. Par exemple, l'impression 3D directe utilise une technologie similaire à la technologie à jet d'encre, dans laquelle les buses se déplacent d'avant en arrière, de haut en bas, distribuant des cires épaisses ou des polymères plastiques, qui se solidifient pour former chaque nouvelle section transversale de l'objet 3D. La modélisation multi-jets utilise des dizaines de jets travaillant simultanément, pour une modélisation plus rapide.

Dans l'impression 3D de liant, les buses à jet d'encre appliquent une poudre sèche fine et une colle liquide, ou liant, qui se réunissent pour former chaque couche imprimée. Les imprimantes à reliure effectuent deux passes pour former chaque couche. La première passe dépose une fine couche de poudre et la seconde passe utilise les buses pour appliquer le liant.

Lors de la photopolymérisation, des gouttes de plastique liquide sont exposées à un faisceau laser de lumière ultraviolette, qui convertit le liquide en un solide.

Le frittage est une autre technologie d'impression 3D qui consiste à faire fondre et fusionner des particules ensemble pour imprimer chaque couche successive. Le frittage laser sélectif associé repose sur un laser pour fondre une poudre de plastique ignifuge, qui se solidifie ensuite pour former la couche imprimée. Le frittage peut également être utilisé pour construire des objets métalliques.

Le processus de 3D peut prendre des heures, voire des jours, selon la taille et la complexité du projet.

«Il existe des technologies plus rapides qui produisent des éclaboussures dans l'industrie, comme la Carbon M1, qui utilise des lasers projetés dans un lit de liquide et en extrait l'impression, accélérant ainsi considérablement le processus. Mais ces types d'imprimantes sont bien plus compliqué, beaucoup plus cher, et ne fonctionne qu'avec du plastique jusqu'à présent. " - howtogeek.com.

Quel que soit le type d'imprimante 3D utilisé, le processus d'impression global est généralement le même.

  • Étape 1: Produisez un modèle 3D à l'aide d'un logiciel de CAO.
  • Étape 2: Le dessin CAO est converti au format standard du langage de pavage (STL). La plupart des imprimantes 3D utilisent des fichiers STL en plus d'autres types de fichiers tels que ZPR et ObjDF.
  • Étape 3: Le fichier STL est transféré vers l'ordinateur qui contrôle l'imprimante 3D. Là, l'utilisateur désigne la taille et l'orientation pour l'impression.
  • Étape 4: L'imprimante 3D elle-même est configurée. Chaque machine a ses propres exigences de configuration, telles que le remplissage des polymères, liants et autres consommables que l'imprimante utilisera.
  • Étape 5: Démarrez la machine et attendez que la construction se termine. La machine doit être vérifiée régulièrement pendant cette période pour s'assurer qu'il n'y a pas d'erreurs.
  • Étape 6: L'objet imprimé est retiré de la machine.
  • Étape 7: La dernière étape est le post-traitement. De nombreuses imprimantes 3D nécessitent un certain type de post-traitement, comme le brossage de toute poudre restante ou le lavage de l'objet imprimé pour éliminer les supports solubles dans l'eau. Le nouvel objet peut également nécessiter un traitement.

Que peut faire une imprimante 3D?

Comme nous l'avons déjà vu, les imprimantes 3D sont incroyablement polyvalentes. Ils peuvent, en théorie, créer presque tout ce à quoi vous pouvez penser.

Mais ils sont limités par les types de matériaux qu'ils peuvent utiliser pour «l'encre» et par leur taille. Pour les très gros objets, par exemple une maison, vous auriez besoin d'imprimer des pièces individuelles - ou d'utiliser une très grande imprimante 3D

Les imprimantes 3D sont capables d'imprimer dans du plastique, du béton, du métal et même des cellules animales. Mais la plupart des imprimantes seront conçues pour n'utiliser qu'un seul type de matériau.

Quelques exemples intéressants d'objets imprimés en 3D comprennent, mais ne sont pas limités à: -

  • Membres prothétiques et autres parties du corps
  • Maisons et autres bâtiments
  • Nourriture
  • Médicament
  • Armes à feu
  • Structures liquides
  • Produits en verre
  • Objets en acrylique
  • Accessoires de cinéma
  • Instruments de musique
  • Vêtements
  • Modèles et dispositifs médicaux

L'impression 3D a clairement des applications dans de nombreux secteurs.

Quels sont certains types de logiciels d'impression 3D?

Différents logiciels de CAO utiliseront une variété de formats de fichiers, mais certains des plus courants sont:

  • STL - Le langage de tessellation standard, ou STL, est un format de rendu 3D qui ne peut généralement gérer qu'une seule couleur. Il s'agit généralement du format de fichier utilisé par la plupart des imprimantes 3D de bureau.
  • VRML - Virtual Reality Modeling Language, le fichier VRML est un format de fichier plus récent. Celles-ci sont généralement utilisées pour les imprimantes avec plus d'une extrudeuse et peuvent gérer la création de modèles multicolores.
  • AMF - Format de fichier de fabrication additive, il s'agit d'un standard ouvert basé sur .xml pour l'impression 3D. Il peut également prendre en charge plusieurs couleurs.
  • GCode - GCode est un autre format de fichier qui peut contenir des instructions détaillées à suivre par l'imprimante 3D pour poser chaque tranche.
  • Autres formats - D'autres fabricants d'imprimantes 3D ont également leurs propres formats de fichiers propriétaires.

Quels sont les avantages de l'impression 3D?

Comme nous l'avons déjà évoqué ci-dessus, l'impression 3D peut présenter divers avantages par rapport aux processus de fabrication plus traditionnels tels que le moulage par injection ou le fraisage CNC.

L'impression 3D est un processus additif, plutôt que soustractif comme le fraisage CNC. L'impression 3D construit les choses couche par couche tandis que la dernière supprime progressivement la matière d'un bloc solide pour créer un produit. Cela signifie que dans certains cas, l'impression 3D peut être plus économe en ressources que la CNC.

Un autre exemple de procédés de fabrication traditionnels, le moulage par injection, est idéal pour fabriquer de nombreux objets en gros volumes. Bien qu'il puisse être utilisé pour créer des prototypes, le moulage par injection est le mieux adapté à la production de masse à grande échelle de la conception de produits approuvés. Cependant, l'impression 3D est mieux adaptée aux séries de production limitées ou au prototypage à petite échelle.

Selon l'utilisation, il existe d'autres avantages de l'impression 3D par rapport à d'autres processus de production. Ceux-ci incluent, mais ne sont pas limités à:

  • Production plus rapide - Bien que parfois lente, l'impression 3D peut être plus rapide que certains processus conventionnels comme le moulage par injection et la production soustractive.
  • Facile d'accès - L'impression 3D existe depuis quelques décennies et a explosé depuis environ 2010. Il existe désormais une grande variété d'imprimantes et de logiciels disponibles (dont beaucoup sont open source), ce qui permet à presque tout le monde d'apprendre à le faire.
  • Des produits de meilleure qualité - L'impression 3D produit une qualité de produit constante. Tant que le modèle est précis et adapté à l'usage prévu et que le même type d'imprimante est utilisé, le produit final sera généralement toujours de la même qualité.
  • Idéal pour la conception et les tests de produits - L'impression 3D est l'un des meilleurs outils de conception et de test de produits. Il offre la possibilité de concevoir et de tester des modèles pour permettre un raffinement avec facilité.
  • Rentable - L'impression 3D, comme nous l'avons vu, peut être un moyen de production rentable. Une fois le modèle créé, le processus est généralement automatisé et les déchets de matières premières ont tendance à être limités.
  • Les conceptions de produits sont presque infinies - Les possibilités d'impression 3D sont presque illimitées. Tant qu'il peut être conçu en CAO et que l'imprimante est assez grande pour l'imprimer, le ciel est la limite.
  • Les imprimantes 3D peuvent imprimer en utilisant divers matériaux - Certaines imprimantes 3D peuvent en fait mélanger ou basculer entre les matériaux. Dans l'impression traditionnelle, cela peut être difficile et coûteux.


Voir la vidéo: Impression 3D: comment ça marche? #01Focus (Août 2022).