Qu’est-ce que l’impression 3D ?

Background Impression 3d

 

QU’EST-CE QUE L’IMPRESSION 3D ?

C’est un terme de plus en plus utilisé, que ce soit dans le milieu professionnel ou par les particuliers. En effet, l’impression 3D s’adresse à tous, grâce à une large gamme de technologies et de matériaux à disposition. Cette innovation est de plus en plus présente dans les médias, mais savez-vous vraiment ce qu’est l’impression 3D ? Voici quelques éléments de réponses.

 

L’impression 3D, un processus de fabrication par superposition de couches

 

L’impression 3D, communément appelée dans le milieu professionnel fabrication additive, est un processus de fabrication d’objets tridimensionnels par ajout de matières. 

Similaire dans le principe à une imprimante qui imprime sur papier, l’impression 3D imprime la pièce en volume, tout ceci en superposant des couches de matières jusqu’à l’obtention de l’objet final.

C’est une innovation qui ouvre de nouvelles perspectives pour l’impression car elle permet la création de pièces à partir de matières, telles que des poudres ou des résines. Elle rend aussi accessible cette création au plus grand nombre grâce à la mise au point de nombreuses technologies d’impression 3D. Certaines technologies sont adaptées pour les particuliers, d’autres sont réservées à une utilisation professionnelle.

 

Impression 3d

Historique de l’impression 3D

L’impression 3d a été inventée par Charles HULL qui créa en 1986 la première technologie : la Stéréolithographie (SLA). La stéréolithographie qui donna par la suite le nom Stl au format de fichier 3d, était à l’origine un processus de fabrication de prototypage rapide. Ensuite, avec l’arrivée de la nouvelle technologie, on commença à parler de l’impression 3d.

Deux évènements ont permi la démocratisation de l’impression 3d.

Le premier est le développement des logiciels de types CAO (conception assistée par ordinateur), dans les années 80-90. Ces logiciels de modélisation géométrique sont capables de concevoir virtuellement des produits, c’est la naissance de la modélisation des objets en 3d. Ces logiciels sont devenus plus accessible au grand public, ce qui a permis de faciliter le déploiement et l’utilisation des imprimantes 3d.

Le second est l’apparition des imprimantes 3d open sources, couramment appelées imprimante 3d de bureau dans les années 2006-2010. Bien qu’elles ne soient pas aussi qualitatives que les imprimantes professionnelles, elles ont un prix beaucoup plus abordable pour les particuliers. 

 

Les facteurs clés de l’impression 3D

L’impression 3d est une technologie qui permet de fabriquer un objet à partir d’un modèle en 3 dimensions. Les machines d’impression 3d nécessitent donc une grande habileté et précision.
Il y a trois facteurs clés qui impactent fortement la qualité et ladite « précision » de la pièce : l’exactitude, la précision et la tolérance.

L’exactitude

Pour commencer, nous allons parler de l’exactitude qui est le rapport entre la mesure réelle de l’objet imprimé et les dimensions souhaitées et paramétrées avec le logiciel Cao. Plus une machine est précise, plus l’exactitude est juste.

La précision

Nous avons également la précision qui elle représente la répétabilité d’une mesure, autrement dit dans le processus de fabrication, c’est la fiabilité d’une machine à imprimer une même mesure. On parle également de précision lorsque l’on parle d’un matériau, mais dans ce cas-là, on parle plus des caractéristiques du matériau et de sa capacité à fabriquer des pièces complexes.

Il faut savoir que la fabrication additive, couche par couche, affecte le niveau de précision. En effet, l’ajout des couches augmente le risque d’être inexact.

Imprimer des pièces en dépôt de fils (FDM) produit des pièces moins exactes, mais aussi moins coûteuses que l’utilisation d’autres technologies. La SLA par exemple est très précise, car elle utilise un laser qui viendra solidifier la résine, elle sera donc plus précise dans les détails que les buses utilisées par la technologie FDM.

La tolérance

Et en troisième point, nous avons la tolérance qui concerne la marge d’erreur acceptée pour une impression, c’est une valeur qui est paramétrable.  En effet, une faible tolérance se traduit par un gage de qualité, mais également par des coûts plus élevés.

La résolution

Nous avons également la résolution qui jour un rôle important, mais celui-ci représente plus la qualité et l’aspect de la pièce et non sa précision. Petit rappel : la résolution z concerne la mesure des couches d’impression, plus elle est élevée,  plus la pièce sera qualitative avec moins d’effets de strate. Cependant, une résolution élevée ne garantit pas la précision ou l’exactitude de la pièce.

Les principales technologies d’impression 3D

Les principales technologies de l’impression 3d sont le dépôt de fils (FDM), la stéréolithographie (SLA) et le frittage laser (SLS). Il en existe d’autres, mais ce sont celles qui sont le plus fréquemment utilisées. 
La sla est la première technologie inventée, elle permet de fabriquer des objets 3D avec une grande qualité dans les détails, d’où le fait qu’elle se soit beaucoup démocratisée.

La technologie SLS est aussi une technologie précise comme la SLA, sa technologie d’impression 3D s’est beaucoup répandue avec l’apparition des machines d’impression 3D métal qui ont permis de révolutionner de nombreux secteurs d’activités.

Et la troisième technologie, le dépôt de fil, FDM. Cette technologie est la plus connue chez les particuliers surtout à partir de l’apparition de nombreuses imprimantes de bureau qui utilisent ce procédé de fabrication. Moins précises que les technologies vues récemment, elles permettent cependant d’imprimer à des coûts plus abordables.

Les pièces réalisées en impression 3D

Le record du monde de la pièce imprimée a été décerné au Oak Ridge National Laboratory aux Etats unis, pour avoir imprimé une pièce dédiée à aider à la construction des ailes du Boeing 777X. L’objet en question mesure 5.33 m de long sur 1.68 m de large et 0.46 m de haut. Il n’a fallu que 30 heures pour imprimer cet objet qui est composé de fibres de carbone et des matériaux thermoplastiques types ABS. Le choix de ce mélange de matériaux est dû au fait d’alléger l’objet et le rendre moins coûteux.

L’impression 3d se développe dans de nombreux domaines.  

En Chine, dans la construction, une maison en béton armé de 400m2 a été imprimée en 45 jours. Un autre test a été effectué en Russie où une maison de 37m2 a été imprimée en moins de 24 heures.

De nombreuses recherches sont effectuées dans le secteur médical pour utiliser l’impression 3d afin de créer des organes fonctionnels et imprimer directement des tissus humains.