LES BASES : Qu’est ce que l’impression 3D ?

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Qu’est-ce que l’impression 3D ?

L’impression 3D est une méthode de fabrication dite additive (à l’opposé des versions classiques dites soustractives, comme l’usinage). Elle consiste comme son nom l’indique à assembler les molécules entre elles au lieu de les retirer d’une pièce brute.

Pour la plupart des technologies existantes, on dépose la matière couche par couche.

3D print layers

La liste des matériaux imprimables est en constante évolution et nous pouvons déjà imprimer une grande diversité de matériaux : plastiques, résines, métal, cire, papier, bois, verre, ….

Toutes les technologies ne peuvent cependant pas imprimer tous les matériaux.

Dans cette introduction, nous allons nous intéresser principalement  aux technologies d’impression plastique.

 

 

Les principales sont les suivantes :

  • FDM (Fused Deposition Modelling) ou FFF (Fused Filament Fabrication) : ceci est le type d’imprimante le plus répandu sur le marché. Principalement utilisé par les hobbyistes. Les imprimantes disponibles sur Ziegstore sont de ce type. Un filament sous forme de bobine est fondu et extrudé à travers une buse. La tête d’impression se déplace le long d’un chemin programmé en X et Y (par un logiciel appelé Slicer) jusqu’à avoir réalisé une couche. La tête est ensuite déplacée vers haut (Z) de l’épaisseur de couche souhaitée (la qualité finale de l’impression est directement reliée à ce paramètre, le temps d’impression aussi).

  • SLA (Stereolithographie) : une plateforme contrôlable suivant l’axe Z (vertical) est plongée dans un bain de résine photosensible. Un laser vient balayer rapidement la résine qui réagit et se solidifie. La plateforme est ensuite déplacée de l’épaisseur de couche et le processus recommence jusqu’à obtention de la pièce. Ce procédé est plus rapide que l’impression de type FDM mais est souvent plus cher à mettre en œuvre (coût de la machine, de la résine, etc). La qualité des pièces imprimées est supérieurs et les détails plus fins.

  • SLS (Selective Laser Sintering) : une fine couche de poudre est déposée et balayée par un laser. Les zones d’impact du laser vont faire fondre localement la poudre et joindre les différents atomes entre eux.

  • Polyjet (développé by Stratasys) : une tête d’impression avec une multitude d’injecteurs piézo-électriques (similaire à une imprimante 2D) balaye la plateforme en déposant de microscopique goutte de résine au endroit souhaités. Une lampe UV achève le travail en durcissant immédiatement la résine.

Multijet Polyjet 3D printing

  • Multijet (développé par 3D systems) : similaire à la technologie Polyjet

 

Avantage de l’impression 3D :

Pas ou peu de perte de matériaux (les matériaux support seront perdus)
Flexibilité : permet de rapidement tester ses créations, depuis chez soi
Coût : peu cher à mettre en place / usinage classique

Désavantage de l’impression 3D :

Lenteur : il est souvent nécessaire d’attendre plusieurs heures pour obtenir une pièce
Finition : l’aspect final ne sera pas lisse et les différentes couches imprimées seront visibles
Échec : il est possible d’échouer son impression, notamment avec la technologie FFF/FDM

 

 

Les  principaux matériaux Plastiques existant pour la technologie FFF/FDM :

 

Les plus utilisés :

  • POLYAMIDE

Aussi connue sous le nom de Nylon, ce matériau est rigide et solide.

  • PLA

Signifiant Acide polylactique, il est l’un des matériaux les plus populaires. Fabriqué à partir d’amidon de mais, c’est un polymère entièrement biodégradable.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Acide_polylactique

Il existe toute une sorte de variantes :

    • luminescent
    • Fibre de carbone
    • bois
    • bambou
    • cuivre
    • bronze

 

  • POLYURETHANE THEMOPLASTIQUE (TPU)

Le TPU permet l’impression de pièces souples

  • ABS

Signifiant Acrylonitrile butadiène styrène, l’ABS est un polymère thermoplastique. Très résistant et souvent utilisé dans l’industrie pour la fabrication de carter (perceuses, aspirateurs) ou encore pour fabriquer les Legos.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Acrylonitrile_butadi%C3%A8ne_styr%C3%A8ne

 

Les filaments solubles :

  • PVA SOLUBLE

Signifiant Poly Vinyl Alcohol, il est utilisé comme matériaux support car dissoluble dans une solution aqueuse.

  • HIPS SOLUBLE

Signifiant High Impact Polystyrene, il est utilisé comme matériaux support car dissoluble dans une solution de Limonène.

 

Les autres filaments :

  • PET

Utilisé dans la fabrication de bouteilles plastiques, il produit des impressions légère, rigides et transparentes.

  • PETG
  • POLYCARBONATE (PC)
  • ELASTOMER THEMOPLASTIQUE (TPE)

 

Pour aller plus loin, vous trouverez ci joint un PDF très complet réalisé par Sculpteo.com sur le sujet (en anglais uniquement) :

https://www.sculpteo.com/media/ebook/the-3d-printing-materials-bible.pdf

ou

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