Les procédés d’impression 3D pour les particuliers

L’impression 3D est un grand nom, utilisé principalement par les particuliers pour parler du dépôt de fil. Mais sous cette appellation se cache en réalité différents procédés, appelés plus communément dans l’industrie procédés de fabrication additive… Cet article liste les procédés majeurs abordables pour les particuliers (autant sur le tarif que sur la maîtrise technique demandée) d’aujourd’hui.

Le principe.

Le principe de base est le même pour tous les procédés, les matériaux et la technique de création des couches ne sont ensuite pas les même en fonction des technologies.

L’impression 3D consiste à créer un objet couche par couche, par ajout de matière. Cela se démarque des procédés de fabrication « habituels »  par enlèvement de matière.

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Source : 3D Printing Industry

Les possibilités offertes par la fabrication directe sont nombreuses, il est aujourd’hui possible d’envisager de produire de nouveaux types de pièces.

Dans toutes les technologies, l’impression 3D n’est pas totalement mature et requiert une certaine maîtrise du procédé pour aboutir à une pièce proche des exigences. Ce point est très important aujourd’hui car les procédés sont en perpétuelle évolution.

 

Le dépôt de fil.

Les personnes consultant régulièrement ce site doivent être familières avec l’impression par dépôt de fil (FDM en anglais, Fused Deposition Modeling). Le principe est simple : une buse se déplace selon 3 axes afin de déposer couche par couche un filament thermoplastique fondu (ABS, PLA, PEEK, Nylon, Ultem,…).

Source : 3D Printing Industry

Source : 3D Printing Industry

Les machines de ce site (Printrbot, MicroDelta par exemple) utilisent toutes cette technologie, qui est aujourd’hui la plus abordable pour les particuliers.

Dans le milieu industriel, Stratasys est le pionnier de cette technologie, avec ses gammes Fortus et Objet. De nombreux fabricants de machines personnelles et professionnelles existent, ils ne seront pas cités ici.

Objet1000 de Stratasys

Objet1000 Plus de Stratasys

 

Stéréolithographie.

Derrière cette technologie au nom peu attirant se cache ce que l’on appelle plus communément le SLA ou SL (abréviation du nom anglais).

Ce procédé est reconnu comme la première technique d’impression 3D, utilisant un laser et une résine photopolymère (sensible à la lumière). Le laser vient solidifier localement la résine à l’endroit de contact entre le rayon et le bac de résine. Un piston descend l’objet à chaque itération afin de fabriquer la pièce en 3D, laissant en surface de la résine liquide prête à être solidifiée.

Source : 3D Printing Industry

Source : 3D Printing Industry

Il est possible de réaliser des pièces avec une meilleure précision qu’en dépôt de fil, des supports sont également nécessaires afin de soutenir les parties en porte à faux ou les angles trop faibles.

 

Voici une vidéo présentant le procédé :

 

Un post-processing est nécessaire afin de nettoyer les pièces et de solidifier totalement la résine de manière durable. Le défaut de ce procédé est le fait que le matériau a tendance à jaunir avec le temps, la lumière continuant malgré le post traitement à attaquer la résine…

 

DLP (Digital Light Processing).

Ce procédé est similaire à la stéréolithographie dans la mesure où la matière utilisée est un photopolymère. La source d’énergie est différente. Cette appellation tire son origine de Texas Instrument, inventeur de la technologie. Une lampe similaire à celles utilisées dans les vidéoprojecteurs projette le motif à fabriquer sur la résine afin de la solidifier. La pièce est construite « la tête vers le bas », entrainant une perte moins importante de matière. Cette technologie est plus rapide, la lumière est appliquée sur l’intégralité de la couche et non pas point par point comme avec un laser.

Source : 3D Printing Industry

Source : 3D Printing Industry

Le post-traitement est similaire que pour le SLA, la qualité des pièces également.

Une version améliorée du DLP a été développée par Carbon3D, plus d’informations ici.

Impression par projection de liant.

Cette technologie est également ancienne, elle est appelée 3DP (3D Printing) pour une très bonne raison : une cartouche d’imprimante type « 2D » (Canon, Epson, Hp,…) est modifiée et utilisée pour projeter un liant (une colle) sur une poudre afin de la solidifier localement. Cette technologie permet la fabrication d’objets en couleurs avec différentes buses projetant des liants de couleurs différentes.

Le mécanisme de fabrication est similaire à celui utilisé pour les machines à poudres métalliques.

La machine possède deux pistons verticaux, l’un de fabrication et l’autre d’approvisionnement.

Au début d’une couche, le piston d’approvisionnement monte d’un cran, celui de fabrication descend d’un cran. Un rouleau vient ensuite transférer la poudre du bac d’approvisionnement vers le bac de fabrication, tout en la tassant.

La tête d’impression peut ensuite déposer le liant localement afin de solidifier la matière, qui est bien souvent une poudre minérale.

Source : 3D Printing Industry

Source : 3D Printing Industry

Nul besoin de support, la poudre non solidifiée sur les couches inférieures permettant de remplir cette fonction.

Le post-traitement est obligatoire. Après enlèvement de la poudre excédentaire par aspiration et jet d’air comprimé, la pièce doit être imprégnée afin de garantir sa solidité, avec une colle (type cyanoacrylate ou colle super glue).

Le fabricant de cette machine est pour le moment 3Dsystems (qui a racheté Zcorp), voici un exemple de pièce.

Exemple en 3DP

 

Les machines sont relativement chères, toutefois pour ceux intéressés par ce procédé une imprimante 3DP Open Source qui semble de bonne qualité existe, permettant de créer une machine pour moins de 1000€.

Pour mieux comprendre, voici la vidéo bien connue de copie d’une clé à molette pour la promotion de Zcorp.

 

Cette liste n’est pas exhaustive, les nombreuses avancées de l’impression 3D qui arrivent chaque jour pourront compléter ces éléments. Vous aurez à présent un bon aperçu de ce qu’il est possible d’avoir chez vous !

 

 

One Response to “Les procédés d’impression 3D pour les particuliers”

  1. Minda 20 septembre 2015 at 8:29 #

    Merci pour cet états des lieux, j’avoue que je ne connaissais pas tous les procédés, vivement que le DLP se démocratise, à quand un test sur velocirepraptor ? 😉

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