Comment fonctionne une imprimante 3D ?

Vous avez entendu parler de l’impression 3D, mais vous vous demandez comment fonctionne une imprimante 3D ? Qu’est ce que cette technologie a de plus que les autres ? Quels sont les avantages à avoir recours à l’impression 3D ?

Découvrez dans cet article comment fonctionne l’impression 3D ou aussi appelé fabrication additive.

Une imprimante 3D c’est quoi?

Une imprimante 3D permet de créer un objet en 3 dimensions. L’objet est créé par succession de couches mais selon les technologies, la fabrication peut changer.

Vous êtes en train de réaliser que vous pouvez imprimer tout ce que vous souhaitez ? Et bien vous avez raison.

Grâce à l’impression 3D, vous pouvez imprimer votre projet en plastique recyclé, du chocolat, du métal etc… Découvrez comment fonctionne une imprimante 3D dans cet article.

Comment fonctionne une imprimante 3D ?

Pour commencer vous devez avoir un fichier 3D de type .obj ou .stl. Ce fichier permet à l’imprimante de savoir quoi imprimer et dans quelle dimension. C’est une représentation virtuelle de votre objet que vous souhaitez imprimer. 

Ensuite, selon la finalité de votre projet, vous devez choisir une technologie et un matériau. Selon l’utilisation du produit, votre choix sera différent. Est-ce que votre objet doit être résistant à la chaleur ? Doit-il être flexible ? Des experts peuvent vous guider pour créer l’objet que vous souhaitez.

Lorsque vous avez votre fichier 3D et choisi la matière finale, vous n’avez plus qu’à imprimer votre objet. Tout comme une photocopieuse, le fichier est envoyé sur l’imprimante 3D. Selon la dimension du produit, le temps de fabrication varie.

L’impression 3D fonctionne avec une succession de couches. Selon la technologie utilisée, le rendu est différent. 

Quelles sont les différentes technologies ?

L’impression 3D dispose de plusieurs technologies en fonction des matières que vous souhaitez imprimer : SLS, FDM, DMLS, etc… je vous explique tout.

Imprimer du plastique

SLS = Le Frittage Sélectif par Laser  est le plus utilisé pour les formes complexes et les séries. L’imprimante 3D SLS préchauffe la poudre en s’approchant de la température de fusion afin que le laser chauffe les endroits sélectionnés jusqu’à la fusion de la poudre. La température varie entre 160° et 200°C. Un rouleau va appliquer une couche de poudre de polymère, puis le laser va fritter la poudre en fonction du fichier 3D. La plateforme va descendre d’un cran pour qu’une nouvelle couche de poudre soit ajoutée. Le processus est répété jusqu’à l’obtention de la pièce finie, ensuite il faut la laisser refroidir avant de l’extraire.

FDM ou FFF = Le dépôt de fil est le plus utilisé pour les prototypes rapides. Les imprimantes FDM déposent couche par couche le filament fondu à l’aide d’une buse d’impression.

Imprimer du métal

DMLS = Le Frittage Laser Direct de Métal permet de créer des pièces couche par couche en frittant des particules de poudre métallique. C’est un peu le même principe que le SLS sauf que le métal commence à fusionner entre 1510° et 1600°C. Il faut aussi le laisser refroidir avant de l’utiliser.

SLM = La Fusion Sélective par Laser a un procédé similaire à la technique d’impression 3D DMLS. Mais il requiert une température de fusion plus haute.  En effet, la technologie SLM fait fondre totalement la poudre. C’est pourquoi la température doit être beaucoup plus élevée que la technologie DMLS.

Binder Jetting = La projection de liant est une méthode de fabrication qui utilise un agent liant. Il est déposé localement sur une fine couche de poudre. Ensuite entre chaque couche, la poudre est chauffée afin de la solidifier. Lorsque le processus est terminé, le plateau de poudre est retiré de l’imprimante et placé dans un four pour la cuisson. Lorsque l’objet est solidifié, il est extrait du plateau et extrait de la poudre grâce à des brossages et des souffleuses à air.  

Imprimer de la résine

DLS = La technologie CLIP fonctionne avec un bain de résine liquide dans lequel est projetée une séquence continue d’images UV. Elles sont générées par un projecteur de lumière numérique à travers une fenêtre transparente perméable à l’oxygène. La zone morte créée au-dessus de la fenêtre maintient une interface liquide. Au-dessus de cette zone, la partie dure est extraite du bain de résine.

Polyjet = Les imprimantes 3D projettent des gouttes de liquide photopolymère durcissable sur un plateau d’impression grâce à des rayons UV. Avant l’impression, le logiciel calcule le placement des photopolymères et des supports à partir du fichier 3D. 

DLP/LCP = Digital Light Processing est un procédé où la résine liquide est dans un réservoir puis grâce à une source de lumière elle se solidifie contre la plateforme qui s’élève progressivement. L’objet est créé couche par couche. La technique LCD utilise des LEDs durant le procédé d’impression. Alors que la technique DLP utilise des projecteurs et des micro-miroirs pour diriger les faisceaux de lumière.

SLA = La stéréolithographie utilise un réservoir rempli de photopolymères liquides. Elle se retrouve solidifiée grâce à une lumière UV. Un objet peut être imprimé en 3D en étant déplacé de bas en haut afin de créer de l’espace pour les polymères non solidifiés dans le fond du réservoir. Ces polymères non solidifiés forment la prochaine couche de l’objet.

Imprimer en Multicouleur

CJP = L’imprimante 3D Colorjet fabrique couche par couche comme les autres. Un rouleau balaie le bac d’impression pour déposer de la poudre de manière uniforme. Puis des têtes d’impression projettent des liants contenant des pigments afin de construire votre objet.

Quelles sont les applications ?

À quoi peut servir une imprimante 3D ? C’est un peu comme demander « De combien de façons pouvez-vous utiliser une photocopieuse ? ». En théorie, la seule limite est votre imagination. 

L’impression 3D a été inventée il y a environ 25 ans, mais elle n’a vraiment commencé à prendre son essor qu’au cours de la dernière décennie. Pourquoi? Car elle permet de créer des formes complexes que les autres méthodes de fabrication ne peuvent pas honorer.

Vous pouvez créer des prototypes, des objets finis design, des pièces uniques pour votre chaîne de production et aussi des séries de 5 000 pièces.

Comme l’impression 3D n’a aucune limite en termes de formes, vous pouvez créer tout ce que vous voulez.

Quels sont les avantages de l’impression 3D ?

Le premier avantage est la réduction des coûts liés au stockage et à la surproduction. Vous ne payez que ce que vous avez besoin, vous n’avez pas besoin de stocker la production pendant des mois. Vous imprimez au fur et à mesure de votre besoin. C’est aussi beaucoup plus rapide de créer un prototype en impression 3D plutôt que de concevoir un moule puis de faire les premiers essais. C’est une méthode beaucoup plus flexible pour créer de nouveaux objets. Vous n’avez pas de minimum de commande à avoir.

Le 2ème avantage de la fabrication additive est de ne pas gaspiller de matière première et de contrôler les coûts grâce à la technologie d’ajout de matières et non de soustraction.

Le 3ème avantage de l’impression 3D est évidemment de faire travailler les entreprises françaises et de limiter l’empreinte carbone liée aux transports.

Vous souhaitez en savoir plus sur les avantages de l’impression 3D ? Je vous invite à consulter cet article dédié.