L’impression 3D est l’une des principales technologies émergentes de l’industrie actuellement. L’utilisation et la mise en œuvre de la fabrication additive, en combinaison avec d’autres technologies, entraîne une évolution dans l’industrie vers une production intelligente où les machines (autonomes, automatiques et intelligentes), les systèmes et les réseaux sont capables d’échanger des informations et de répondre aux systèmes de gestion de la production. De plus, l'impression 3D permet de réaliser des objets usuels, des pièces détachées ou encore des prototypes destinés aux essais. l’impression en 3D a un rôle fondamental. Elle élimine également le besoin d’outils et de dispositifs coûteux, ce qui réduit le gaspillage de matériaux et l’intervention humaine. Ce sont là des caractéristiques qui définissent l’industrie du futur. Plus besoin d’un bloc de matière ni d’outillage ni de travail manuel, voilà la magie. Que faut-il savoir de plus concernant cet équipement et comment marche-t-il ?
Une imprimante 3D : de quoi s’agit-il ?
Une imprimante 3D de pointe est une invention scientifique de taille pour plusieurs domaines. Elle permet de créer des prototypes de nouvelles machines ou appareils informatiques et industriels. Dans l'industrie automobile, par exemple, elle peut servir à mettre en forme une voiture en version réduite. Le but est de disposer d'un modèle réel, en 3D et donc palpable, pour étudier l'appareil à fabriquer. L'objet devrait également faciliter la conception générale, c'est-à-dire le design, les rouages, le mécanisme, etc. Si vous n'avez jamais vu de telles machines, vous en trouverez sur le site 3dindustries.fr. Une telle imprimante ne saurait être aussi petite qu'une imprimante laser de bureau. Elle est bien plus imposante.
En fait, vous avez plusieurs types d’imprimantes 3D dont l’imprimante 3D industrielle grand format. C’est l’idéal pour une société spécialisée dans la création de machines industrielles de taille, pour l’industrie alimentaire ou aéronautique. Il existe de modèles d’imprimantes 3D plus réduits. Ils peuvent servir pour la création de petits gadgets informatiques par exemple. Tout dépend donc de la taille de l’objet souhaité. En tout cas, dans le domaine de la recherche, un tel matériel est plus qu’utile. Il permet aux ingénieurs ou aux designers de disposer d’un prototype de base sur lequel travailler. Ils peuvent ainsi l’améliorer plusieurs fois jusqu’à trouver le modèle idéal.
Fonctionnement de base de l’impression 3D
L’impression 3D est une méthode de création à part. La technique est de type additif. Des couches de résine sont superposées entre elles pour former un corps donné. Ce qui est à l’opposé de la technique soustractive classique. Une imprimante 3D industrielle grand format va donc pouvoir monter des couches et des couches d’une machine industrielle énorme par exemple. Le terme « grand format » désigne ainsi le format de l’objet final. Cela facilite la réalisation de plusieurs pièces identiques aussi. À noter qu’on utilise soit du plastique, de la résine, du métal ou des couleurs comme matière de base. Ils remplacent l’encre ici. Il n’y a pas de support papier non plus puisqu’on sait qu’on imprime de l’encre sur du velin ou du carton par exemple.
Comment ça fonctionne en réalité ? Vous savez, lorsqu’on crée quelque chose, on prend un bloc de bois ou de plastique et on le taille jusqu’à obtenir une certaine forme. C’est la méthode soustractive. Dans le 3D, l’imprimante emprunte une technique additive. Le corps est créé à partir de rien. La machine va envoyer une couche de plastique, puis une autre et une autre encore, jusqu’à former un objet distinct suivant les dimensions contenues dans le programme 3D. Vous pouvez le demander à un fabricant d’imprimante 3D français avant d’acheter un tel équipement pour plus de détails.
Impression 3D : comment ça marche ?
Tout dépend du fichier 3D, lequel sera introduit dans l’imprimante 3D ou le logiciel dédié au design 3D. La technologie utilisée varie aussi en fonction des matières. Pour l’impression 3D, on utilise le plastique, le métal et les couleurs. Dans ces trois cas, le matériau doit être sous forme de poudre. Entre deux couches de poudre, un laser vient chauffer les couches. Parfois, c’est un rayon UV que la machine envoie entre deux couches. Plusieurs technologies sont donc ajoutées aux imprimantes pour qu’elles puissent fonctionner. Il y a la technologie de Frittage Sélectif par Laser ou SLS ou celle du dépôt de fil ou FDM pour le plastique ou le métal.
Certaines imprimantes de type stéréolithographie (SLA) ou Polyjet marchent avec du liquide. C’est le cas uniquement pour les imprimantes 3D résine. Vous avez ainsi de la résine liquéfiée à la place de la poudre. Le mécanisme varie aussi selon le modèle. Une imprimante à deux têtes fonctionne avec du plastique ou de la résine, par exemple. L’objet se crée doucement et vous voyez deux parties différentes se former. Souvent, il s’agit de la section supérieure et de la portion inférieure. Elles seront ensuite jointes pour obtenir le corps final.
Les différentes impressions 3D existantes actuellement
Pour le métal, vous pouvez opter pour une imprimante 3D industrielle grand format. Les pièces proviennent d’une superposition de plusieurs couches de métaux. En fait, ce sont des particules ou de la poudre métallique. La température frôle les 1600°C pour faciliter la fonte, puis la fusion. En pratique, après chaque couche de particule métallique, le laser intervient. Il la fait fondre. Une autre couche est ajoutée, et le laser revient, et ainsi de suite jusqu’à ce que la forme désirée apparaisse. Un temps d’attente est nécessaire pour le refroidissement.
Pour le plastique donc, vous avez de la poudre de plastique. En tant que polyamide, le plastique chauffe à 150 ou à 160°C. Après chaque couche, un laser vient chauffer la poudre pour que les couches collent entre elles. Pour l’imprimante résine, vous avez de la résine en poudre. Il n’y a pas de laser, mais des rayons UV pour chauffer la résine liquéfiée. Pour les imprimantes 3D couleur, vous bénéficiez de la technologie Colorjet. Chaque couche est obtenue grâce à une poudre colorée, entre deux couches, l’imprimante envoie un produit liant. Le corps est ainsi solide et multicolore.