L'impression 3D est un processus de fabrication qui crée un objet physique en trois dimensions à partir d'un fichier numérique. Ce processus est appelé fabrication additive, ce qui signifie que la matière est ajoutée et non supprimée.
Avec l'impression 3D, vous créez une conception numérique 3D dans un programme de modélisation, connu sous le nom de logiciel de CAO, puis utilisez une imprimante 3D pour produire des couches de matériau pour former l'objet fini. Les entreprises, les chercheurs, les professionnels de la santé, les amateurs et bien d'autres utilisent l'impression 3D pour une gamme d'applications.
Voici un aperçu de la genèse de l'impression 3D, de son fonctionnement, de son utilisation et de ce que l'avenir réserve à cette technologie.
L'impression 3D pourrait faire partie de votre film préféré. Les accessoires de films tels que Black Panther, Iron Man, The Avengers et Star Wars utilisent l'impression 3D, ce qui permet aux concepteurs de décors de créer et de recréer des accessoires facilement et à peu de frais.
L'histoire (et l'avenir) de l'impression 3D
Au début des années 1980, la technologie d'impression 3D est apparue, mais elle était connue sous le nom de technologie de prototypage rapide ou RP. En 1980, le Dr Kodama du Japon a déposé une demande de brevet pour la technologie RP, mais le processus n'était pas terminé.
En 1984, Charles "Chuck" Hull a inventé un procédé qu'il a appelé la stéréolithographie, qui utilise la lumière UV pour solidifier le matériau et créer un objet 3D couche par couche. En 1986, Hull a obtenu un brevet pour son appareil de stéréolithographie, ou machine SLA.
Chuck Hull a ensuite créé 3D Systems Corporation, l'une des plus grandes entreprises de technologie 3D au monde.
D'autres processus et technologies d'impression 3D ont été développés à peu près à la même époque, et d'autres améliorations se sont poursuivies tout au long des années 1990 et au début des années 2000. Pourtant, l'objectif principal de la technologie d'impression 3D était le prototypage et les applications industrielles.
La technologie d'impression 3D a commencé à être remarquée par les médias grand public en 2000 lorsque le premier rein imprimé en 3D a été créé, bien que la greffe réussie d'un rein 3D n'ait eu lieu qu'en 2013. En 2004, le projet RepRap avait une imprimante 3D imprime une autre imprimante 3D. Plus d'attention médiatique a été attirée en 2008 avec le premier membre prothétique imprimé en 3D.
D'autres avancées 3D ont rapidement suivi, notamment une maison imprimée en 3D dans laquelle une famille a emménagé en 2018.
Aujourd'hui, l'impression 3D ne concerne pas seulement les prototypes et la fabrication industrielle. Les amateurs, les scientifiques et tout le monde utilisent l'impression 3D pour la fabrication de produits, les biens de consommation, les avancées médicales, le matériel pédagogique, etc. Il devient rapidement plus utile pour le consommateur de tous les jours.
Oscar Adelman, PDG de Remi, affirme que le processus devient de plus en plus populaire dans l'industrie dentaire, par exemple. La précision de l'impression 3D est incroyablement impressionnante et peut aider les clients dentaires à économiser jusqu'à 80 % sur les produits par rapport aux tarifs traditionnels des cabinets dentaires.
« À mesure que la technologie d'impression devient plus rapide, moins chère et plus courante, nous verrons des industries comme le secteur dentaire s'appuyer davantage sur la technologie pour les procédures quotidiennes », dit-il.
L'impression 4D est également en route, avec des objets imprimés qui peuvent changer de forme au fil du temps.
Comment fonctionnent les imprimantes 3D
Il existe plusieurs types de technologies d'impression 3D, y compris la modélisation par dépôt de fil fondu (FDM), également connue sous le nom de fabrication de filaments fondus (FFF). FDM est la méthode la plus courante et la plus populaire et est utilisée dans la plupart des imprimantes 3D abordables.
La méthode d'impression FDM utilise un filament de matière plastique, un peu comme une ficelle. Le filament est alimenté à partir d'un rouleau dans une tête chauffée, qui fait fondre le plastique. La tête extrude le plastique fondu sur le lit de la machine. La tête se déplace sur le lit, en 2D, déposant la première couche de matériau.
Une fois la première couche terminée, la tête est remontée de l'épaisseur de la première couche et dépose la couche suivante par-dessus. La pièce est construite couche par couche, comme la cuisson d'une miche de pain tranche par tranche.
Les imprimantes 3D FDM populaires incluent MakerBot et Ultimaker.
Exemple d'utilisation d'une imprimante 3D
Voici comment l'impression 3D simple peut fonctionner sur une imprimante FDM.
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Téléchargez un modèle 3D que vous souhaitez imprimer ou concevez-en un vous-même.
Trouvez des modèles téléchargeables sur Thingiverse ou GrabCAD. Pour concevoir vous-même un modèle, essayez SketchUp ou Blender. Pour les pièces d'ingénierie, essayez un logiciel de CAO tel que SolidWorks.
- Si ce n'est déjà fait, convertissez le modèle dans un format d'impression 3D, tel qu'un fichier STL.
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Importez le modèle dans un logiciel de découpage, tel que MakerWare, Cura ou Simplify 3D.
MakerWare fonctionne avec les imprimantes 3D MakerBot. Cura et Simplify 3D produisent le G-code, qui fonctionne avec la plupart des imprimantes 3D.
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Configurer le build dans le logiciel de découpage. Décidez comment orienter le modèle sur l'imprimante 3D. Pour le FDM, minimisez les surplombs supérieurs à 45 degrés, car ils nécessitent des structures de support.
Lorsque vous décidez de l'orientation, tenez compte de la façon dont le modèle sera chargé afin que les calques ne se séparent pas facilement.
Image Pour gagner du temps et du matériel, les modèles ne sont généralement pas solides. Spécifiez le pourcentage de remplissage (généralement de 10 à 35 %), le nombre de couches de périmètre (généralement 1 ou 2) et le nombre de couches inférieures et supérieures (généralement de 2 à 4). Il y a d'autres éléments à prendre en compte lors de la préparation d'un modèle pour l'impression 3D.
- Exportez le programme, qui est généralement un fichier G-code. Le logiciel de découpage convertit le modèle et la configuration de construction que vous avez spécifiés en un ensemble d'instructions. L'imprimante 3D suit ceci pour construire la pièce.
- Transférez le programme vers l'imprimante 3D à l'aide d'une carte SD, USB ou Wi-Fi.
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Imprimez le modèle sur l'imprimante 3D.
Image - Lorsque l'imprimante 3D a fini de construire le modèle, retirez-le et éventuellement nettoyez-le également. Cassez toutes les structures de support et frottez les grumeaux restants avec du papier de verre fin.
Autres types de machines d'impression 3D
Autres que les imprimantes FDM, les méthodes d'impression 3D incluent également la stéréolithographie (SLA), le traitement numérique de la lumière (DLP), le frittage sélectif par laser (SLS), la fusion sélective par laser (SLM), la fabrication d'objets laminés (LOM) et le numérique Fusion de faisceau (EBM).
SLA est la plus ancienne technologie d'impression 3D et est toujours utilisée aujourd'hui. DLP utilise l'éclairage ainsi que des polymères, tandis que SLS utilise un laser comme source d'alimentation pour créer des objets imprimés en 3D solides. SLM, LOM et EBM sont largement tombés en disgrâce.
L'avenir de l'impression 3D
L'impression 3D mènera-t-elle à un avenir de produits personnalisés à la demande, fabriqués instantanément selon nos spécifications exactes ? Bien que cela reste flou, la technologie d'impression 3D se développe rapidement et est utilisée dans de nombreux domaines.
L'impression 3D de maisons, d'organes du corps tels que les reins et les membres, et d'autres progrès ont le potentiel d'améliorer la vie d'innombrables personnes à travers le monde.
