Qu'est ce que l'impression 3D ? Quelles sont ses applications ?

L’impression 3D est un procédé de fabrication additive qui consiste à superposer successivement de fines couches de matière afin de créer une structure en trois dimensions. Les imprimantes 3D appliquent ce procédé à l’aide de fichiers numériques contenant une forme virtuelle en trois dimensions afin de produire un objet réel et solide. La réalisation de ces couches peut être obtenue selon différents procédés chimiques ou thermiques. Notre choix s’est principalement focalisé sur les technologies les plus répandues et abordables. Ainsi notre offre comprend des imprimantes FDM (à dépôts de matière en fusion) et SLA (Stéréolithographie).

L’application 3D dans le BTP commence en 2004. C’est un professeur de l’université de Caroline du Sud qui imprime pour la première fois, un mur en béton. Il nomme sa méthode « contour crafting ». Très vite, sa technique fait le tour du monde. Selon cette approche, l’impression 3D peut créer de façon automatisée une maison en 20 heures. En mettant au point une imprimante de type fdm, montée sur un bras robotisé, on crée des couches de béton. Sans plus attendre, des experts du bâtiment se mettent à expérimenter la nouvelle trouvaille sur divers chantiers. L’apport de l’impression 3D pour les maisons est tout simplement impressionnant.

Dans l’art et le design, la mode, la décoration et la joaillerie, l’impression 3D prend de plus en plus d'importance. De nombreux modélistes et autres stylistes ont régulièrement recours à cette méthode. Dans le secteur de l’architecture, l’impression 3D occupe une place de choix. Les cabinets d’architecture consomment énormément l’impression 3D. Elle permet de fabriquer les maquettes détaillées et de qualité plus rapidement. En plus, elle assure une visualisation des projets pour une meilleure prise de décisions à temps. Les maquettes exécutées par cette méthode sont dites robustes et durables.

Le fichier contenant l’objet virtuel est l’élément clé de l’impression 3D. Il peut être obtenu de différentes manières, par création via un logiciel de modélisation 3D tel que DesignSpark Mechanical, par numérisation à l’aide d’un scanner 3D ou tout simplement en téléchargement un modèle sur un site internet spécialisé.

Les fichiers STL

Quelle que soit la méthode de création du modèle 3D, le fichier obtenu devra être exporté dans un format exploitable par l’imprimante. Le format le plus répandu aujourd’hui est le STL (inventé par 3D Systems), mais il existe d’autres formats tels que l’OBJ, PLY, 3DS etc. Ces fichiers fournissent une représentation en 3D, constituée d’une multitude de trianglespermettent d’obtenir une géométrique de surface de l’objet.

L’exploitation du fichier STL

Une fois chargé dans l’imprimante, le fichier STL subi un certain nombre de traitements dont notamment le calcul de la densité de l’objet pour définir la quantité de matière et la découpe en tranches de l’objet virtuel (ex : résolution 50µm = 5 tranches/mm). Tous les paramètres obtenus par la machine sont ensuite convertis au format G-code (le langage universel des machines-outils). L’imprimante est enfin prête pour la matérialisation de l’objet.

Le support d’impression

Il s’agit d’une structure supportant ou englobant l’objet créée en même temps que l’objet pour maintenir celui-ci en position tout au long du processus. Le logiciel de l’imprimante crée automatiquement cette structure en fonction de la forme et de la complexité de l’objet. Cette technique (employée principalement par la FDM) nécessite une imprimante disposant au minimum de deux buses et l’utilisation d’un matériau soluble tel que le HIPS et le PVA.

La taille du fichier numérique détermine le type d’imprimante à utiliser pour sa réalisation. C’est ce qui justifie le large éventail d’imprimantes 3D disponibles sur le commerce. De plus, leur taille est fonction de la taille de l’objet à produire. Qu’il s’agisse d’une utilisation sporadique ou pour la réalisation de grands volumes, qualité et vitesse d’impression sont réglées pour que les opérations d’impression 3D soient compatibles.

Le prototypage rapide

L’évolution des techniques d’impression 3D a permis aux concepteurs de transformer leurs idées en réalité en seulement quelques heures alors que les procédés classiques prenaient plusieurs semaines. C’est ainsi que l’impression 3D a supplanté les autres méthodes de prototypage rapide et ainsi séduit une multitude de secteurs professionnels allant de l'architecture à la dentisterie en passant par la modélisation d'intérieur, le développement de produits et la recherche scientifique et structurelle.

Ses principaux atouts :

• Une exécution plus rapide des projets
• Des phases de validation plus efficaces
• Une souplesse de conception
• Un cycle de conception plus économique
• Une réduction des erreurs de conception

La percée de la 3D dans l’automobile et dans l’industrie médicale

L’impression 3D intervient dans des secteurs aussi divers que variés. Dans le domaine de l’automobile, l’on s’en sert pour créer des prototypes. De plus, cette technique sert à réaliser des pièces et à fabriquer des objets. Sa contribution dans ce domaine n’est pas moindre tant elle contribue au renforcement de la production automobile. Par ailleurs, l’impression 3D permet à ce secteur, grâce à la visualisation, de fabriquer des modèles sans défaut. Cette prouesse est rendue possible grâce à l’ordinateur, une machine qui permet de repérer toute déformation du design invisible à l’œil nu.

Dans le domaine médical, le principal apport de cette nouvelle technique, c’est la conception sur mesure. L’impression 3D assure la fabrication des prothèses auditives et orthopédiques personnalisées. Ainsi, la fabrication additive contribue à la réalisation des outils et des prototypes pour les traitements d’orthodontie et les prothèses dentaires. Selon de nombreux chercheurs, l’impression 3D pourra dans un proche avenir reproduire des tissus et des organes humains.

Le secteur alimentaire n’échappe pas à l’influence de l’impression 3D. Bien qu’encore sous-exploitée, cette innovation gagne du terrain. Les essais déjà réalisés utilisent uniquement du chocolat et du sucre. Mais ce qui retarde encore son développement dans ce domaine, ce sont les questions d’hygiène. Chez les professionnels, l’impression 3D fait imperturbablement du chemin. En effet, Samsung a annoncé, pour avril, la sortie d’un téléviseur entièrement conçu et réalisé en 3D. Sony pour sa part, n’entend pas rester en marge de cette technologie.

Dans le secteur informatique, Acer et Arsus promettent d’inonder le marché d’ordinateurs 3D. Comme on peut le constater, la technologie d’impression 3D n’échappe à aucun domaine. Quoi qu’il en soit, elle doit encore conquérir de nombreuses sphères. Il en est ainsi de la gouvernance, de la finance, du sport, de la formation technique et professionnelle sans oublier l’univers des PME.

Les filaments chauffés à durcissement rapide utilisés par l’imprimante 3D assurent la construction des modèles couche par couche. Ces filaments sont disponibles en divers matériaux selon le besoin du client et la nature de l’objet à réparer. Le métal et le plastique sont deux d’entre eux. Leur adaptabilité vis-à-vis des modèles 3D ne fait pas débat.

La taille du fichier numérique détermine le type d’imprimante à utiliser pour sa réalisation. C’est ce qui justifie le large éventail d’imprimantes 3D disponibles sur le commerce. De plus, leur taille est fonction de la taille de l’objet à produire. Qu’il s’agisse d’une utilisation sporadique ou pour la réalisation de grands volumes, qualité et vitesse d’impression sont réglées pour que les opérations d’impression 3D soient compatibles.

L’impression 3D est une solution d’impression innovante. Elle offre d’énormes avantages à ses utilisateurs et s’applique dans de nombreux domaines. Que ce soit en médecine où elle permet la fabrication des prothèses, dans le secteur du bâtiment où cette méthode d’impression fait des merveilles ou dans l’art et le design, l’impression 3D gagne de plus du terrain. Enfin, l’implication de la 3D dans la maintenance des équipements ne fait l’ombre d’aucun doute. Les pièces réalisées grâce à la fabrication additive servent à réparer des objets ou des appareils afin de pouvoir les réutiliser.