Le guide ultime de l’imprimante 3D

Qu’est-ce que c’est qu’une impression 3D ?

L’impression 3D ou la fabrication additive est un processus de production d’objets solides tridimensionnels à partir d’un fichier numérique.

La création d’un objet imprimé en 3D s’effectue à l’aide de procédés additifs. Dans un procédé additif, une ébauche est créée en déposant successivement des couches de matériau jusqu’à ce que le modèle soit créé. Chacune de ces couches peut être vue comme une section transversale horizontale finement tranchée de l’objet final.

Comment fonctionne une impression 3D ?

Tout débute à la fabrication d’une conception virtuelle de l’objet que vous voulez faire. Cette conception virtuelle est entre autres un fichier CAD (Computer Aided Design). Ce fichier CAD est créé à l’aide d’une application de modélisation 3D ou d’un scanner 3D (pour copier un objet existant). Un scanner 3D peut réaliser une copie numérique d’un objet en 3D.

Les scanners 3D

Les scanners 3D utilisent différentes technologies pour générer un objet en 3D. Les exemples sont : le temps de vol, la lumière structurée ou modulée, le balayage volumétrique et beaucoup d’autres.

Récemment, des entreprises comme Microsoft et Google ont permis à leur matériel d’effectuer le balayage tridimensionnel, par exemple, la Kinect de Microsoft. Prochainement, la numérisation d’objets réels en objet 3D deviendra aussi simple que de prendre une photo. Les versions proches des smartphones intègreront probablement des scanners 3D. Actuellement, l’éventail de prix des scanners 3D en kit ne coûtera que 26 euros de mains-d’œuvre et n’importe qui peut le fabriquer chez lui.

Les logiciels de modélisation 3D

Les logiciels de modélisation 3D existent aussi sous plusieurs formes. Il existe des logiciels hauts de gamme qui coûtent des milliers d’euros par ans si vous ne choisissez qu’une seule licence, mais on peut aussi trouver des logiciels open source, tel que Blender, par exemple. Vous pouvez trouver des vidéos de tutoriel pour débutant sur le site officiel Blender, malheureusement, vous n’aurez qu’en anglais.

Si vous ne connaissez rien et que vous avez du mal à choisir, je vous recommande de débuter avec Tinkercad. Tinkercad possède une version gratuite et supporte le WebGL si vous utilisez un navigateur web, par exemple Google Chrome. Le logiciel propose des leçons pour débutants et une option qui permet de récupérer votre objet imprimé en passant par de nombreux services d’impression 3D.

Une fois que vous disposez d’un modèle en 3D, la prochaine étape c’est de préparer le modèle pour le rendre imprimable.

D’un modèle en 3D à une imprimante 3D

Vous devrez préparer un modèle en 3D avant qu’il soit prêt pour être imprimé en 3D. C’est ce qu’on appelle un tranchage. Le tranchage divise un modèle en 3D en centaines ou milliers de couches horizontales et a besoin d’être fait à l’aide d’un logiciel. Parfois, un modèle en 3D peut être tranché depuis l’intérieur d’une application de modélisation 3D. Ceci est également possible si vous êtes forcé d’utiliser certains outils de tranchage pour certaines imprimantes 3D. Lorsque le modèle en 3D est tranché, vous êtes prêt à le nourrir dans votre imprimante 3D. Ceci peut être fait par USB, SD ou wifi. Cela dépend de quels marques et types d’imprimantes 3D que vous avez ? Lorsqu’un fichier est mis en ligne dans une imprimante 3D, l’objet est prêt à être imprimé en 3D couche par couche. L’imprimante 3D lit chaque tranchage (image en 2D) et crée un objet tridimensionnel.

Démarrage avec l’impression 3D

Pour commencer, l’impression 3D implique en vous demandant ce que vous aimeriez apprendre au préalable. Êtes-vous intéressé par le matériel, ou voulez-vous concentrer par la création d’objets ? Pour en savoir plus, vous pouvez aller voir le guide de top 5 des meilleures imprimantes 3D pas chères de 2017, cela vous permettra de vous aider à décider si vous devriez choisir une imprimante 3D préfabriquée ou une imprimante 3D en kit.

Voici quelques imprimantes 3D pré-construites :

Sindoh 3DWOX DP200

Imprimante 3D Sindoh 3DWOX

Poids du produit Inconnu
Zone d’impression 21 x 200 x 189 mm
Assemblage Entièrement assemblé
Agencement mécanique Tête X cartésienne
Entrée d’alimentation Inconnue
Puissance de sortie Inconnue
Type de filament PLA, ABS, PETG
Diamètre du filament 1,75 mm
Système de matériau Fermé
Dispositif d’alimentation Direct
Temp. de chauffage max. de l’extrudeuse Inconnue
Temp. de chauffage max. du lit Inconnue
Précision XYZ Inconnue
Résolution maximale 20 – 200 microns
Surface du lit PEI
Niveau du lit Manuel (assisté)
Vitesse d’impression Inconnue
Vitesse de voyage Inconnue
Type FFF/FDM
Extrudeuse Seule
Taille de la buse 0,4 mm
Cadre Polyéthylène/Aluminium Dibond
Affichage LCD Tactile
Enceinte chauffée Non
Certification CE, UL
Connectivité WIFI, câble USB, Ethernet
Firmware Source fermée
Découpage Cura, 3DWOX
Système d’exploitation Mac OS X, Windows
Type de fichier compatible STL
Acheter ce produit sur Amazon

Cette imprimante 3D est déjà assemblée, elle possède une assistance qui permet de niveler rapidement et précisément la table, et un contrôle à distance.

La Sindoh est acclamée pour sa facilité d’utilisation. Cette imprimante 3D est simple à paramétrer et très facile à utiliser. En tout cas, l’imprimante 3D mérite bien son prix.

Geeetech Prusa

Imprimante 3D Geeetech Prusa

Type FFF
Construction volumétrique 200 x 200 x 180 mm
Couche de résolution 0,1 – 0,3 mm
Précision de positionnement 0,1 – 0,3 mm
Diamètre de la buse 0,3 mm, 0,35 mm, 0,4 mm, 0,5 mm
Type de filament ABS/PLA/PLA flexible/Bois/Nylon
Acheter ce produit sur Amazon

L’imprimante 3D pas chère Geeetech Prusa I3 Pro B est conçue et fabriquée par Shenzhen Getech Co., Ltd. Elle est basée sur la Geeetech I3 Pro, à l’exception de son assemblage simple, du débogage facile et de sa performance plus stable. Elle ressemble beaucoup à la Geeetech I3 Pro, elle dispose de nouvelles possibilités plus étendues pour le système de tirage sur papier 3D. Elle supporte 5 types de filaments : l’ABS, le PLA, le Bois, le Nylon et le PLA flexible. Elle crée des pivots, des jointures et des pièces moulées flexibles. Cela vous permettre de pousser au maximum ces capacités de votre imprimante 3D.

XYZ Da Vinci Junior 1.0

L'imprimante 3D XYZ Da Vinci Junior 1.0

Nom du Modèle Imprimante 3D XYZ Da Vinci Junior 1.0
Dimension 42 x 43 x 38 cm
Poids 12 kg
Volume d’impression 15 x 15 x 15 cm
Consommation électrique 75 W
Composants inclus Guide d’utilisateur, 1 bobine de 300 g de filament PLA, 1 spatule, câble USB, câble d’alimentation,1 carte SD
Compatibilité Bobine de filaments PLA
Couleur Blanc/Orange
Marque XYZprinting
Précision 100 microns
Acheter ce produit sur Amazon

Ne vous méprenez pas, car cette imprimante 3D est destinée aux débutants. C’est une machine remarquable compte tenu de ce qu’elle vend. Elle ne propose pas de fonctionnalités sophistiquées.


Au cas où vous avez un budget serré ou que vous voulez commencer votre périple sur l’apprentissage d’impression 3D, une imprimante 3D en kit pas chère peut être un excellent point de départ ou sinon vous pouvez prendre une imprimante 3D pour débutant, voici un test d’une imprimante 3D destinée aux débutants, elle s’appelle la XYZ Da Vinci Junior 1.0. Je vous conseille de prendre celle-ci, car elle ne coûte pas chère et en plus, elle est facile à utiliser. Si vous êtes intéressé par ça, bientôt, je ferai un article qui présente les imprimantes 3D en kit pas chères.

Voici quelques imprimantes 3D en kit pas chères :

BQ Hephestos 2

Imprimante 3D BQ Hephestos 2

Marque BQ Hephestos 2
Couleur Gris
Garantie constructeur 2 ans
Système d’exploitation Windows, Linus et Mac OS X
Bluetooth Non
Nombre de ports USB 2.0 1
Poids 1000 grammes
Dimension 51,6 x 66,1 x 45 cm
Fabriquant BQ
Type Kit/RepRap
Matériaux PLA, filaments spéciaux
Diamètre de la buse 0,40 mm
Épaisseur minimum d’impression 50 microns
Vitesse 200 mm/s
Précision N/A
Taille de filament 1,75 mm
Taille maximum d’impression 210 x 297 x 220 mm
Format .STL, .OBJ
Logiciel Cura, slic3r, Repetier, Kisslicer
Connectivité Câble USB, SD
Alimentation 12 V 100 W

L’assemblage de cette imprimante 3D est très rapide, comptait environ moins d’une heure. Grâce à une chambre de fabrication de 210 x 297 x 220 mm, elle est capable d’imprimer des couches de 50 microns à une vitesse de 200 mm/s. Due à son prix un peu plus élevé, mais disposant des fonctionnalités remarquables et une compatibilité impressionnante, cette imprimante 3D est parfaite pour les débutants. Pour ceux qui veuillent moins chères, il existe une version moins chère, la Hephestos 1. Vous pouvez la trouver sur le site Amazon en cliquant ici.

Kiwi 3D

Imprimante 3D pas chère Kiwi 3D

Matériau Acier inoxydable
Plan d’impression 140 x 100 x 100 mm
Épaisseur minimale de couche 0,1 mm
Connectivité SD, câble USB
Couleur Noir
Marque Sharebot
Alimentation 150 W
Volume du produit 0,02 mm
Écran LCD Oui
Matériau PLA-S

L’imprimante 3D Kiwi 3D est une petite imprimante 3D artisanale dédiée aux écoles, aux étudiants, aux amateurs et aux jeunes professionnelles qui veuillent commencer à travailler avec la technologie d’impression 3D en utilisant une machine fiable, facile à utiliser, rapide et robuste, proposant une petite taille qui peut être utilisée dans n’importe quel environnement de travail. L’imprimante 3D possède aussi un design typique et élégant conçu en Italie.

Son plan d’impression est de 140 x 100 x 100 mm ; elle utilise la technologie FFF pour réaliser des objets fonctionnels, des modèles et des prototypes avec une bonne qualité.

Kiwi 3D provient du développement Sharebot NG et il a pour objet de transformer chaque bureau en un centre de créativité personnelle.

L’imprimante 3D possède un écran LCD (avec un bouton de commande facile à utiliser pour faire défiler vers le haut et le bas le menu de la machine) qui permet de contrôler et gérer l’ensemble du processus d’impression, de modifier les paramètres et configurations, de sélectionner l’objet que vous souhaitez imprimer directement à partir d’une carte SD. Il permet également de personnaliser les paramètres de votre imprimante pendant l’impression pour améliorer la qualité d’impression.

Kiwi 3D est optimisée pour imprimer avec du PLA-S (un filament thermoplastique facile à utiliser ayant une bonne qualité et une bonne finition), elle possède une buse de 0,4 mm tandis que l’épaisseur minimale de la couche est de 0,1 mm pour avoir une meilleure résolution sur le moindre détail.

Vertex

Imprimante 3D Vertex

Marque Velleman
Poids 10 kg
Puissance 150 W
Dimension du produit 38 x 39,5 x 36 cm
Nombre de tête d’impression 2
Taille maximale de l’objet 18 x 20 x 19 cm
Type de filament ABS et PLA
Température max de la buse 270 °C
Buse d’impression 0,35 mm de diamètre
Distance entre les 2 buses 23,7 mm

Grâce à ce kit, il est possible de mettre au point facilement et rapidement des modèles en petite quantité. Pour cela, elle superpose les objets couches par couches afin de prendre forme. Elle peut créer à une hauteur maximale de 18 x 20 x 19 cm et utilise des filaments de 1,75 mm (PLA et ABS). Elle possède deux têtes d’impression (par défaut : 1) et il est possible de compléter l’imprimante avec une unité d’impression supplémentaire pour la production.

Quelle est la meilleure imprimante 3D pour vous ?

Ainsi, quelle est la meilleure imprimante 3D ? Cela dépend sur un certain nombre de choses. Par exemple :

Admettons que vous soyez bricoleur et que vous utilisez une imprimante 3D dans le garage pour créer des pièces détachées. Alors la résolution (avec quelle aisance est votre surface d’objets) est probablement la moins importante et la création des parties fortes en moins de temps est plus importante. Si vous êtes en création de personnages et que vous voulez imprimer des miniatures complexes, alors la résolution est très importante et vous êtes sûrement d’accord que c’est parfois un peu long à imprimer un objet. Les bricoleurs appartenant au deuxième cas de figure pourraient envisager une imprimante SLA. Les imprimantes 3D ayant cette technologie peuvent vraiment atteindre la précision de surfaces supérieure, aussi bien en 20 microns.

En plus des exemples cités en haut, ça fait énormément d’éléments différents qui aideront à décider quelle est la meilleure imprimante 3D pour vous. Est-ce qu’on pourra l’utiliser en salle de classe ? Est-ce qu’on pourra l’utiliser pour la production en petite série ?

Les différents types de technologies et processus d’impression 3D

Les imprimantes 3D n’utilisent pas toutes la même technologie. Voilà plusieurs façons d’imprimer un objet en 3D et tous ceux proposés sont additifs, surtout ce qui diffère sur le chemin, les couches sont construites pour créer l’objet final. Certaines méthodes utilisent la fusion ou la substance adoucissante pour produire les couches. Le frittage laser sélectif (SLS, Selective Laser Sintering) et la modélisation par dépôt en fusion (FDM, Fused Deposition Modeling) sont les technologies les plus communes lors de l’utilisation de cette méthode sur l’impression 3D. Une autre méthode concerne le durcissement d’une résine photo-réactive à l’aide d’un laser ultraviolet ou d’une autre source d’alimentation similaire ayant une couche à la fois. La technologie la plus commune lors de l’utilisation de cette méthode est appelée la stéréolithographie (SLA).

Pour être plus précis : depuis 2010, le groupe American Society for Testing and Materials (ASTM) « ASTM F42 – Fabrication additive » a développé une série de normes qui classifie le processus de Fabrication additive en 7 catégories, selon le Standard Terminology for Additive Manufacturing Technologies. Ces sept processus sont :

  • La photopolymérisation de cuve
    • La stéréolithographie (SLA)
    • Le traitement numérique de la lumière (DLP, Digital Light Processing)
    • La production d’interface de liquide continue (CLIP, Continuous Liquid Interface Production)
  • La projection de matériau
  • La projection de reliure
  • L’extrusion de matériau
    • La modélisation par dépôt en fusion (FDM, Fused Deposition Modeling)
    • La fabrication de filament en fusion (FFF, Fused Filament Fabrication)
  • La fusion de lit pulvérulent
    • Le frittage laser sélectif (SLS, Selective Laser Sintering)
  • La stratification de feuille
  • Le dépôt d’énergie dirigée

Vous trouverez ci-dessous une explication brève des sept processus d’impression 3D :

La photopolymérisation de cuve

Une imprimante 3D est basée sur la méthode de photopolymérisation de cuve, possédant un récipient rempli de résine photopolymère qui est ensuite solidifié avec une source de lumière U.V.

Photopolymérisation de cuve

La stéréolithographie (SLA)

La technologie la plus communément utilisée dans ces processus, c’est la stéréolithographie (SLA). Cette technologie utilise une cuve de liquide ultraviolet qui durcit la résine photopolymère et le faisceau ultraviolet sert à construire les couches de l’objet une par une. Pour chaque couche, le rayon laser trace une section transversale du motif de l’élément sur la surface de résine liquide. L’exposition de lumière laser ultraviolette durcit et solidifie le motif tracé sur la résine et le joigne à la couche ci-dessous.

Après que le motif soit tracé, la plate-forme élévatrice de la stéréolithographie (SLA) descend à une distance égale à l’épaisseur d’une seule couche, généralement de 0,05 mm à 0,15 mm (0,002″ à 0,006″). Ensuite, une lame remplie de résine balaie sur la section transversale de la pièce, en le revêtant à nouveau de matière fraîche. Sur cette nouvelle surface liquide, le motif de couche subséquent est tracé, joignant la couche précédente. L’objet tridimensionnel complet est formé par ce projet. La stéréolithographie nécessite l’usage de structures portantes. Elles servent à attacher la pièce à la plate-forme élévatrice et à maintenir l’objet parce que la structure portante flotte dans la bassine remplie de résine liquide. Celles-là sont retirées manuellement après que l’objet soit terminé.

Cette technique a été inventée en 1986 par Charles Hull, qui a aussi fondé à ce moment-là la société 3D Systems.

Le traitement numérique de la lumière (DLP)

Le DLP ou le traitement numérique de la lumière se réfère à une méthode d’impression qui fait usage de la lumière et des polymères photosensibles. Bien qu’il soit très similaire à la stéréolithographie, la grande différence est la source lumineuse. Le DLP utilise traditionnellement les sources lumineuses comme lampes à arc.

Pour la plupart des formes de DLP, chaque couche de la structure désirée est projetée dans une cuve de résine. Elle est ensuite solidifiée par couches en guise de plaque. Permettant de se déplacer vers le haut ou vers le bas. Lorsque le processus prépare successivement chaque couche, c’est plus rapide que la plupart des formes de l’impression 3D.

Les imprimante 3D de Envision Tech Ultra, la MiiCraft High Resolution et la Lunavast XG2, sont des exemples d’imprimantes DLP. Les sociétés qui spécialisent dans la technologie DLP incluent la ONO et la Carbon. (Ceux-là ont inventé un sous-type de DLP, appelé la CLIP).

La production d’interface de liquide continue (CLIP)

Les autres technologies qui utilisent la photopolymérisation de cuve sont la nouvelle ultra rapide production d’interface de liquide continue (CLIP). Elle est marginalement utilisée sur l’imagerie par transfert pelliculaire et sur la polymérisation solide.

La projection de matériau

Dans ce processus, le matériel est appliqué sous forme de gouttelettes par l’intermédiaire d’une petite buse. Il est similaire au fonctionnement d’une imprimante à jet d’encre, mais il est appliqué couche par couche à une plate-forme de construction afin de réaliser un objet en 3D et ensuite il est durci par des rayons U.V.

Projection de matériau

La projection de reliure

Avec la projection de reliure, les deux matériaux sont utilisés à l’aide de : matériau de base en poudre et liant liquide. Dans la chambre de construction, la poudre est étalée dans les mêmes couches et le liant est appliqué par l’intermédiaire de buses à jet qui « collent » les particules de poudre par le biais d’un objet programmé en 3D. L’objet fini est « collé ensemble » en liant le reste dans le récipient de matériau de base en poudre. Après que l’impression soit terminée, la poudre restante est nettoyée puis utilisée pour le prochain objet de l’impression 3D. Cette technologie a été tout d’abord développée à l’institut de technologie du Massachusetts en 1993 et en 1995, la Z Corporation a obtenu une licence exclusive.

Projection de reliure

La vidéo suivante montre une imprimante 3D basée sur la projection de reliure haut de gamme, la ExOne M-Flex. Cette imprimante 3D utilise de la poudre en métal et la poudre de métal se durcit après que le matériau de liaison soit appliqué.

L’extrusion de matériau

La technologie la plus couramment utilisée dans ce processus, c’est la modélisation par dépôt de fusion (FDM).

La modélisation par dépôt de fusion (FDM)

Modélisation par dépôt de fusion

La technologie de modélisation par dépôt de fusion (FDM) fonctionne à l’aide d’un filament en plastique ou d’un fil métallique. Il est déroulé par l’intermédiaire d’une bobine et de matériaux alimentés à une buse d’extrusion, dans laquelle, le flux peut soit être allumé ou éteint.

La buse est chauffée pour faire fondre le matériau et elle peut être déplacée dans les deux directions, horizontales ou verticales, par l’intermédiaire d’un mécanisme contrôlé numériquement, le mécanisme est contrôlé directement par un logiciel de fabrication assistée par ordinateur (CAO).

L’objet est produit en extrudant la matière fondue pour former des couches comme matériau, le matériau se durcit immédiatement après l’extrusion de la buse. Cette technologie est généralement la plus utilisée, intégrant les deux types de matériau de filament plastifié : l’ABS (l’acrylonitrile butadiène styrène) et le PLA (l’acide polylatique).

Bien que de nombreux autres matériaux soient disponibles, allant des propriétés de bois flexible et même des matériaux conducteurs.

La FDM a été inventée par Scott Crump vers la fin des années 80. Après le brevetage de cette technologie, il a commencé sa société, Stratasys, en 1988. Le logiciel, qui vient avec cette technologie, génère automatiquement les structures de support, en cas de besoin. La machine distribue les deux matériaux, un pour le modèle et l’autre pour une structure de support jetable.

Le terme « modélisation par dépôt en fusion » et son abréviation « FDM » ont été déposés par Stratasys Inc.

La fabrication de filament en fusion (FFF)

Précisément le terme équivalent, la fabrication de filament en fusion (FFF) a été inventée par les membres du projet RepRap pour accorder à une phrase qui serait non contrainte à la loi dans son usage.

La fusion de lit pulvérulent

La technologie la plus communément utilisée dans ce processus, c’est le frittage laser sélectif.

Le frittage laser sélectif (SLS)

Le frittage laser sélectif (SLS) utilise un laser de haute puissance pour fusionner les petites particules de plastique, métal, céramique ou de poudres de verre dans une masse, qui possède la forme tridimensionnelle désirée. Le laser fait fondre sélectivement le matériau en poudre en scannant les sections transversales (ou les couches) générées par le programme de modélisation 3D sur la surface d’un lit pulvérulent. Après que chaque section transversale soit scannée, le lit pulvérulent est réduit par une couche épaisse. Puis une nouvelle couche de matériau est appliquée en haut et le processus est répété jusqu’à que l’objet soit complété.

Frittage laser sélectif

Toutes les poudres vierges restent telles quelles et deviennent une structure de support pour l’objet. Par conséquent, il n’est pas nécessaire d’utiliser n’importe quelle structure de support ce qui constitue un avantage par rapport au SLS et SLA. Toutes les poudres vierges peuvent être utilisées pour la prochaine impression. Le SLS a été développé et breveté par Dr Carl Deckart à l’université du Texas au milieu des années 80. Sous l’égide de DARPA.

La stratification de feuille

La stratification de feuille implique de matériaux en feuille qui est lié ensemble avec une force externe. Les feuilles peuvent être fait de métal, papier ou d’une forme. Les feuilles de papier peuvent être aussi utilisées, mais elles sont collées par de la colle et coupées en forme par des lames précises. Une entreprise leader en la matière, c’est Mcor Technologies.

Stratification de feuille

Voici une vidéo d’une imprimante 3D de feuille métallique créée par Fabrisonic, qui utilise une fabrication additive par paire avec une fraiseuse CNC :

…Et voici une vue d’ensemble des imprimantes 3D créées par Mcor, qui utilise des feuilles de papier A4 standards.

Le dépôt d’énergie dirigée

Ce processus est principalement utilisé dans les industries métallurgiques de haute technologie et dans les applications de fabrication rapides. Les appareils d’impression 3D est généralement attachés à un bras robotique à axes multiples. Et il est constitué d’une buse qui dépose les dépôts ou le fil métallique sur une surface et une source d’énergie (laser, faisceaux d’électrons ou arc de plasma), c’est-à-dire, un objet à forme solide.

Dépôt d'énergie dirigée

Sciaky est une entreprise de technologie importante dans ce domaine et voici leur vidéo de présentation, montrant une fabrication additive de faisceau d’électrons :

Les différents types d’une imprimante 3D

Les imprimantes 3D FFF ou FDM prennent de nombreuses formes. Elles diffèrent par dispositifs mécaniques et coordonnent les systèmes. Certains fabricants choisissent la simplicité mécanique au détriment de mouvement de la plate-forme de construction tandis que d’autres tentent d’augmenter la vitesse de la tête d’extrudeuse en utilisant les moteurs fixes et l’activation de courroie complexe. Les dispositifs mécaniques les plus populaires pour les imprimantes 3D FFF ou FDM sont :

  • La tête XY cartésienne
  • La tête XZ cartésienne
  • Delta
  • CoreXY
  • Polar
  • Scare (bras de robot)

La tête XY cartésienne

La première imprimante 3D de RepRap, la Darwin, est basée sur l’arrangement de tête XY cartésienne. La tête d’extrudeuse se déplace sur les axes X et Y, et le lit sur l’axe Z. Le déplacement de l’axe Z sur cette imprimante 3D est très précis et nécessite de très faibles accélérations. Mais le lit doit être léger afin de maintenir la fiabilité, ce qui le rend plus difficile de rajouter un système de mise à niveau du lit entièrement automatisé.

Le meilleur exemple d’une imprimante 3D à tête XY cartésienne est la Stacker S2.

La tête XZ cartésienne

L’arrangement de tête XZ cartésienne a été introduit par l’imprimante 3D Mendel qui a été la seconde version de la Darwin de RepRap. Cet arrangement est différent de la tête XZ cartésienne parce que le lit se déplace sur l’axe Y et la tête d’extrudeuse sur l’axe X et Z. Le plus gros avantage de cette configuration est que le lit peut contenir beaucoup de poids, ce qui permet de rajouter un système de mise à niveau du lit (lourd) entièrement automatisé (voir la vidéo ci-dessous).

Les exemples des imprimantes 3D à tête XZ cartésienne sont la Original Prusa I3 MK2 et la RepRap Guru Prusa I3 V2.

Delta

Les imprimantes 3D Delta fonctionnent aussi dans le plan cartésien, cependant, la configuration de la structure est entièrement différente. Et en plus, ils possèdent un lit d’impression circulaire. L’avantage d’une imprimante 3D Delta est que les parties mobiles possèdent un poids réduit, et par conséquent, il limite l’inertie. Permettant d’obtenir une impression plus rapide avec une plus grande précision.

Un exemple d’une imprimante 3D Delta, la Rostok Max v3.

CoreXY

Un exemple d’une imprimante 3D CoreXY, la Airwolf 3D AW3D AXIOM.

CoreXY est un arrangement cartésien qui gagne constamment en popularité. Le déplacement du support mobile de l’axe X et Y repose sur un effet combiné des moteurs de l’axe X et Y, pour en savoir plus, cliquez ici.

CoreXY est un système de manipulation parallèle, cela veut dire que les moteurs sur un système CoreXY sont fixes. Les systèmes de manipulation parallèle donnent une accélération plus rapide par rapport aux arrangements d’empilage en série, tels que la tête XZ cartésienne.

La vidéo ci-dessous vous montre comment une configuration de CoreXY peut devenir ultra rapide.

Polar

Les imprimantes 3D Polar possèdent un lit d’impression rotatif, auquel s’ajoute une tête d’extrudeuse qui peut se déplacer à gauche, à droite, en haut et en bas. Une imprimante 3D Polar est une efficacité énergétique parce qu’il n’a besoin que deux moteurs pas-à-pas contrairement à un arrangement cartésien qui exige au minimum un moteur pas-à-pas pour chaque axe, en général quatre. Avant tout, c’est vraiment superbe de la voir en action.

Un exemple d’une imprimante 3D Polar, la Polar 3D.

SCARA

Bras de robot à assemblage à conformité sélective ou Bras de robot articulé sélectivement adaptatif (SCARA). Cela signifie que le bras du robot se déplace le long du plan X-Y et utilise un actionneur supplémentaire pour se déplacer le long de l’axe Z. Cet état de fait superbe est qu’il n’a pas besoin de roulements ni de courroies dentées.

Exemples & applications de l’impression 3D

Les applications incluent un prototypage rapide, des modèles et des maquettes à échelle architecturale, un sanitaire (des prothèses imprimées en 3D et du tissu humain) et du divertissement (par exemple, des accessoires de tournage).

D’autres exemples d’impression 3D incluront :

  • Une reconstruction de fossiles en paléontologie.
  • Une reproduction d’anciens artefacts en archéologie.
  • Une reconstruction d’os et parties du corps en médecine légale.
  • Une reconstruction de preuve gravement endommagée acquise à partir des investigations sur les lieux du crime.

Industrie d’impression 3D

Partout dans le monde, l’industrie d’impression 3D devrait croître de 3,07 billions de dollars de recettes en 2013 et 12,8 billions de dollars en 2018, dépassant 21 billions de dollars de revenus à travers le monde en 2020. Au fur et à mesure de son évolution, la technologie d’impression 3D est destinée à transformer quasiment toutes les grandes industries en changeant notre mode de vie et notre avenir.

Secteur médical

Les perspectives d’usage médical de l’impression 3D évoluent à un rythme très élevé, ainsi que des spécialistes commencent à faire appel à l’impression 3D pour approfondir les méthodes évoluées. Les patients du monde entier constatent une amélioration de qualité des soins par le biais d’implants imprimés en 3D et de prothèses jamais vues auparavant.

Bio-impression :

Dès le début de l’an 2000, la technologie d’impression 3D a été étudiée par les entreprises et académies de biotechnologie en vue d’une éventuelle utilisation dans des applications de génie tissulaire. Dans laquelle, des organes et parties du corps sont construits à l’aide de techniques de jet d’encre. Les couches de cellules vivantes sont déposées sur un milieu gélifié et lentement mises en place pour former des structures tridimensionnelles. Nous parlons de ce domaine de recherche : la bio-impression.

Secteur aéronautique et de transports aériens

La croissance d’utilisation de l’impression 3D dans les secteurs aéronautiques et de transports aériens peut, en grande partie, être dérivée des développements dans le secteur de fabrication addictive de métal. Par exemple, la NASA imprime des chemises de chambre de combustion en utilisant la fusion laser sélective. Depuis mars 2015, la FAA a autorisé la première partie du moteur à jet imprimée en 3D pour voler : un boîtier de laser fritté pour une sonde de température d’admission de compresseur.

Secteur automobile

Bien que le secteur automobile fût parmi les premières personnes qui ont adopté l’impression 3D, ce fut le cas depuis des décennies qui ont relégué la technologie d’impression 3D aux applications de prototypages à volume bas.

Aujourd’hui, l’utilisation de l’impression 3D dans les secteurs de l’automobile évolue par l’intermédiaire de modèles conceptuels relativement simples pour l’ajustement et la finition. Elle contrôle et vérifie la conception de matériaux fonctionnels qui sont utilisés sur les véhicules, moteurs et plates-formes d’essai. Les prévisions permettront à l’impression 3D dans les secteurs de l’automobile de produire au total 1,1 billion de dollars en 2019.

L’impression 3D industrielle

Ces deux dernières années, le terme « Impression 3D » est devenu plus connu et la technologie a atteint un public plus large. Néanmoins, les gens ne connaissaient pas le terme tandis que la technologie a été utilisée depuis des décennies. Notamment, les fabricants utilisent depuis longtemps ces imprimantes dans leur conception de traitement pour créer des prototypes de manufacturiers traditionnels et de fins d’études. L’utilisation des imprimantes 3D à ces fins est appelée du prototypage rapide.

Pourquoi utiliser des imprimantes 3D que vous pourriez vous demander dans ce processus ? Désormais, les imprimantes 3D rapides peuvent être achetées des dizaines de milliers de dollars et les entreprises arrivent à économiser plusieurs fois cet argent dans le processus de prototypage. Par exemple, Nike utilise les imprimantes 3D pour créer des prototypes de chaussures polychromes. Nike avait l’habitude de dépenser des centaines de dollars sur un prototype et attendait des semaines pour ça. Maintenant, le coût est seulement à plusieurs centaines de dollars et les changements peuvent être faits instantanément sur l’ordinateur, le prototype reproduit le même jour.

En plus du prototypage rapide, l’impression 3D est aussi utilisée pour la fabrication rapide. La fabrication rapide est une nouvelle méthode de fabrication où les entreprises utilisent les imprimantes 3D pour des fabrications personnalisées à court terme. De cette façon, la fabrication qui imprime des objets n’est pas des prototypes, mais de vrais produits de consommateur final. Ici, vous pourrez vous attendre à une meilleure disponibilité de produits personnellement personnalisés.

Histoire

Dans l’histoire de la fabrication, des méthodes soustractives sont souvent arrivées en premier. La province d’usinage (générant des formes exactes avec une grande précision) était généralement une affaire soustractive, de production et de rotation par le biais de fraisage et de meulage.

Les applications plus anciennes de fabrication additive ont été sur le bout de l’atelier d’outillage pour la fabrication spectrale. Par exemple, le prototypage rapide a été l’une des premières variantes additives et sa mission était de réduire le délai de réalisation et le coût de développement des prototypes de nouvelles pièces et appareils, qui avait précédemment été les seuls à faire des méthodes d’atelier d’outillage soustractives (généralement lent et cher). Cependant, au fil des années, les avancements technologiques continuent et les méthodes additives se déplacent encore plus loin dans la production finale de fabrication. Les parties qui forment étaient la seule compétence de méthodes soustractives et peuvent maintenant, dans certains cas, être fabriquées plus utilement via d’autres additifs.

Cependant, la véritable intégration des technologies addictives les plus récentes dans la production commerciale est essentiellement une question de méthodes soustractives complémentaires plutôt que de les déplacer entièrement. Les prévisions pour l’avenir de la fabrication commerciale commencent à partir d’aujourd’hui. Les fabrications devront être des utilisateurs flexibles et devront toujours améliorer les technologies disponibles pour rester compétitives.

Avenir

Selon certains défenseurs de la fabrication d’additifs, ce développement technologique va changer la nature du commerce, car les utilisateurs finaux pourront faire beaucoup de leur propre fabrication plutôt que de s’engager dans le commerce pour acheter des produits d’autres personnes et sociétés.

Des imprimantes 3D capables de sortir en couleur et de multiples matériaux existent déjà et continueront à s’améliorer jusqu’à un produit où les produits fonctionnels seront en mesure de sortir.

Ayant des effets sur la consommation d’énergie, la réduction des déchets, la personnalisation, la disponibilité des produits, la médecine, l’art, la construction et la science, l’impression 3D changera le monde de la fabrication telle que nous la connaissons.

Si vous êtes intéressé par plus de prévisions futures concernant l’impression 3D, consultez la page « The Future Of Open Fabrication »

Services

Tout le monde peut se permettre, ou ils sont prêts à acheter leur propre imprimante 3D.

Est-ce que cela veut dire que vous ne pouvez plus bénéficier les possibilités de l’impression 3D ? Non, ne vous en faites pas.

Il existe des services externes sur l’impression 3D, tels que Shapeways, Ponoko et Sculpteo, qui peuvent très bien imprimer à faible coût et livrer un objet d’un fichier numérique que vous téléchargez simplement sur leur site.

Vous pouvez même vendre vos designs 3D sur leur site et gagner un peu d’argent en-dehors de ça !

Il y a aussi des sociétés qui offrent leurs services entre entreprises.

Par exemple, lorsque vous pratiquez de l’architecture et vous avez besoin de construire des modèles de base, il faut beaucoup de temps pour faire ça à l’ancienne.

Il y a des services où vous pouvez envoyer votre modèle numérique et ils impriment la construction à échelle que vous utiliserez dans les présentations de client.

Ces types de services peuvent déjà être trouvés dans beaucoup d’industries différentes comme les soins dentaires, médicaux, divertissement et art.

Les marchés

Si vous n’avez pas les compétences nécessaires pour concevoir vos propres modèles 3D, vous pouvez toujours imprimer de très beaux objets. Les marchés, tels que Pinshape et CGTrader contiennent des modèles 3D que vous pouvez télécharger pour une petite somme d’argent ou gratuitement.