Imaginez si vous pouviez imprimer des objets tridimensionnels directement à partir d’une imprimante chez vous. Cela ressemblais à de la science-fiction il y a de nombreuses années, et pendant longtemps, ça l’a été. Mais évidemment plus maintenant.
Que fait une imprimante 3D ?
Comme l’impression traditionnelle, qui prend une feuille de papier vierge et crée des images et du texte en deux dimensions à partir de rien, l’impression 3D crée des objets entièrement réalisés à partir de rien.
C’est une procédure fascinante qui peut être utile dans de nombreux domaines. La technologie d’impression 3D existe depuis près de 30 ans. Mais à l’époque, c’était encore dans le domaine de la haute technologie auquel peu de gens avaient accès, principalement les entreprises et les grands studios de cinéma.
Il a fallu encore deux décennies à l’industrie pour mettre les imprimantes 3D à la disposition des consommateurs moyens. Mais l’impression 3D n’a pas suivi un parcours linéaire depuis sa création jusqu’à aujourd’hui, et elle n’était pas un processus aussi complet et accessible qu’aujourd’hui.
Une brève histoire de l’impression 3D
En 1986, un homme du nom de Charles W. Hull a déposé un brevet pour la stéréolithographie, qui est devenue la première méthode connue de création d’objets 3D à partir de rien. L’invention de cette méthode a inauguré une nouvelle ère de procédés d’usinage. Alors que la plupart des objets sont construits à l’aide d’un processus soustractif (c’est-à-dire tailler, percer, tailler, trancher, etc.), l’impression 3D utilise un processus additif (c’est-à-dire ajouter de la matière).
Malgré les avancées technologiques massives qui ont rendu l’impression 3D plus accessible au public, les imprimantes 3D sont encore assez chères. Alors que nous pouvons obtenir une imprimante à encre qui crée des résultats décents pour moins de 50€, une nouvelle imprimante 3D coûte entre 400€ pour les imprimantes amateurs à faible capacité et plus de 4000€ pour les imprimantes professionnelles.
Heureusement, nous n’avons pas spécialement besoin d’acquérir une imprimante 3D pour profiter de cette technologie. Il existe de nombreuses entreprises qui fournissent du service impression 3D à différents prix.
Que nous imprimions des pièces pour un projet mécanique sur lequel nous travaillons ou que nous voulions simplement une figure 3D ou une décoration pour notre maison ou notre bureau, ils l’imprimeront pour nous.
Presque toutes les formes d’impression 3D nécessitent un fichier STL. Un fichier STL est un format spécifique de modèle 3D qui permet aux imprimantes 3D de découper facilement et efficacement l’objet en couches individuelles utilisées dans l’impression proprement dite. La plupart des fichiers STL sont d’abord créés dans un programme de conception assistée par ordinateur (CAO), puis convertis.
Comment fonctionne une imprimante 3D ?
Tout comme les imprimantes ordinaires utilisent différentes techniques d’impression, les imprimantes 3D aussi. Il existe de nombreux types de techniques d’impression 3D, mais voici quelques-unes des plus courantes.
Stéréolithographie (SLA)
SLA est la première technique d’impression 3D qui a été développée. Elle crée des objets à partir de rien en imprimant des couches et des couches d’un photopolymère particulier sur lui-même. Le matériau commence sous forme liquide et se transforme en solide lorsqu’il est frappé par un faisceau de lumière ultraviolette concentré.
Traitement numérique de la lumière (DLP)
Le DLP est similaire à la stéréolithographie en ce sens qu’il utilise la lumière pour durcir un liquide en un solide. Cependant, dans le traitement numérique de la lumière, l’objet commence comme une cuve pleine de liquide. Une partie du liquide est exposée à la lumière, qui durcit, puis la plaque de construction est légèrement abaissée. Un autre coup de lumière durcit davantage le liquide, et ce processus se répète. Tout liquide restant est drainé, laissant derrière lui un modèle solide.
Frittage Laser Sélectif (SLS)
Le SLS utilise un laser haute puissance pour fusionner des particules de matériau (par exemple, du plastique, du verre, de la céramique et du métal) en une masse qui prend la forme tridimensionnelle souhaitée.
Fusion par faisceau d’électrons (EBM)
L’EBM est un procédé d’impression 3D utilisé pour les pièces métalliques. Le processus se déroule sous vide et commence par étaler une couche de poudre métallique (le plus souvent du titane). Un faisceau d’électrons fait ensuite fondre la poudre en une couche solide. Les objets ainsi créés sont étonnamment denses et solides.
Modélisation multi-jets (MJM)
MJM fonctionne de la même manière que les imprimantes à jet d’encre modernes. Il étale une couche de poudre de résine, puis pulvérise une substance liante colorée semblable à de la colle qui durcit la poudre en une seule couche. La modélisation multi-jets est extrêmement utile car elle est rapide et prend en charge l’impression couleur.
Modélisation des dépôts en fusion (FDM)
Le FDM utilise une buse d’extrusion chauffée qui fait fondre un matériau (par exemple, du plastique) à sa sortie. La buse peut se déplacer horizontalement et verticalement grâce à des commandes assistées par ordinateur. Lorsque le matériau sort de la buse, il durcit presque immédiatement.
Les avantages de l’impression 3D
Les imprimantes 3D ont un avantage indéniable pour tout type de travaux nécessitant des pièces sur mesure, qu’ils soient commerciaux ou personnels. En plus de l’investissement initial dans l’imprimante et les matériaux, l’impression 3D nécessite une formation technique dans des connaissances fiables en conception.
Conception et Décoration
Après tout, à quoi sert une machine de fabrication de pièces sur mesure si nous ne pouvons pas créer de modèles 3D personnalisés sous forme numérique ? Le travail lié à la conception est beaucoup plus rapide et facile avec les imprimantes 3D.
Les concepteurs peuvent prendre des concepts et des idées et produire rapidement une représentation tridimensionnelle fonctionnelle, appelée prototypage rapide. Ensuite, à mesure que la conception évolue, chaque itération peut être prototypée presque immédiatement.
Dans le domaine industriel
Les entreprises peuvent également bénéficier de l’utilisation d’imprimantes 3D pour créer leurs produits finaux, et pas seulement des prototypes. La nature de l’impression 3D permet une personnalisation aisée.
Les chaînes de montage typiques exigent que les différentes pièces d’un objet s’emboîtent d’une manière spécifique, sinon la chaîne échoue. Avec une imprimante 3D, les personnalisations personnelles sont faites dans le fichier STL – l’imprimante n’a pas besoin d’être modifiée.
Dans le domaine de la santé
Le niveau de détail qui peut être atteint grâce à l’impression 3D est phénoménal. La précision d’une imprimante 3D peut aller jusqu’à une résolution de 4 microns. C’est plus fin qu’un seul cheveu humain. Cela en fait un excellent outil pour une utilisation dans le domaine médical.
Les imprimantes 3D peuvent être utilisées pour imprimer des équipements médicaux spécialisés, des prothèses et des organes essentiels tels que les valves cardiaques. De plus, l’impression 3D joue un rôle dans l’ingénierie biomédicale, pionnière dans la quête d’organes d’impression 3D et de tissus vivants dans un processus connu sous le nom de bio-impression.
Pour conclure…
L’impression 3D s’avère être une technologie révolutionnaire. Les limites de l’impression 3D sont aussi vastes que notre imagination.
Si nous pouvons concevoir un objet dans un logiciel 3D, nous pouvons le transformer en réalité, que ce soit pour un passe-temps, pour résoudre un problème mécanique ou mieux encore, pour sauver la vie de quelqu’un.