HDG explique comment fonctionne l'impression 3D?

L'impression 3D est devenue une technologie beaucoup plus courante, avec des machines d'impression disponibles à presque tous les prix. La plupart des gens qui veulent une imprimante 3D peuvent probablement trouver un modèle qu'ils peuvent se permettre. Malgré cela, l'impression 3D est encore si nouvelle que peu de gens savent comment ça marche.

C'est pourquoi est le bon moment pour répondre à la question «Comment fonctionne l'impression 3D?". Il y a de très bonnes chances que vous deviez en utiliser un éventuellement!

Nous ne nous concentrerons que sur les machines additives à partir de maintenant, car elles sont pertinentes pour le consommateur moyen. Sachez simplement que les machines soustraires appartiennent à la même famille élargie d'imprimantes 3D que celle que vous pourriez mettre sur un bureau.

Modélisation des dépôts fusionnés, stéréolithographie et frittage laser sélectif

Les trois principales méthodes d'impression 3D additive sont la FDM (modélisation de dépôt fondu), la stéréolithographie (SLA) et le frittage laser sélectif (SLS).

L'imprimante Da Vinci FDM

Le FDM est le système de qualité consommateur le plus courant. Avec ces types d'imprimantes, un filament de matériau est passé à travers une tête d'impression chaude. La tête d'impression est positionnée avec précision dans l'espace 3D et dépose une couche de matériau en fonction des instructions programmées exactes. Il y a différentes approches de FDM, mais nous y arriverons dans un instant.

L'imprimante Nobel SLA 

La stéréolithographie est beaucoup moins courante dans les systèmes de consommation. Ces imprimantes utilisent des lasers pour guérir une résine liquide dans un matériau plastique solide. Habituellement, l'objet est «tiré» d'une cuve de résine, formant une couche par couche lorsqu'il s'élève du matériau. Ces dernières années, les imprimantes SLA sont devenues plus compactes et abordables. C'est donc une véritable alternative aux imprimantes FDM, selon le type de modèle final sur lequel vous vous installez.

Le frittage laser sélectif (SLS) utilise un puissant laser pour fusionner une poudre de polymère. La poudre réelle agit comme une structure de support pour l'impression, donc ce type d'impression n'a pas besoin d'échafaudage spécial. SLS n'est pas un type de FDM que vous trouverez sur le bureau. C'est toujours une technologie industrielle pour l'instant.

Imprimantes de robot cartésien et delta

Une imprimante de robot delta

Le type le plus courant d'imprimante FDM est l'imprimante 3D cartésienne. Le nom fait référence aux coordonnées cartésiennes. Ce sont les coordonnées XYZ que nous avons tous apprises à l'école. La tête d'impression peut être déplacée vers n'importe quelle coordonnée XYZ dans l'espace de volume d'impression. Les mathématiques sont simples, les imprimantes sont assez abordables et la qualité de l'impression est précise.

Cependant, selon la granulaire des coordonnées XYZ, les surfaces incurvées peuvent ne pas être aussi lisses qu'elles pourraient l'être, nécessitant des travaux de finition manuels.

Les imprimantes de Delta Robot adoptent une approche différente. La tête d'impression est montée sur trois bras qui coulent sur trois rails. En faisant varier la hauteur de chaque bras, la tête d'impression peut se balancer. Cette conception permet à la tête d'impression de se balancer dans de vraies courbes et permet également d'imprimer des objets hauts dans le volume d'impression.

Fondamentalement, plus les rails sont longs, plus le modèle peut être grand. Plutôt que les coordonnées XYZ, les imprimantes de Delta Robot utilisent la trigonométrie pour calculer la position de la tête d'impression. Le résultat final est qu'ils ne peuvent pas atteindre la même résolution d'impression que les imprimantes cartésiennes.

Pour vraiment comprendre le concept Delta Robot, vous devez le voir en action. Jetez un œil à cette vidéo de Johann Rocholl et vous obtiendrez rapidement le concept.

Remarquez l'articulation sur les bras et à quel point la tête d'impression peut se déplacer librement et en douceur.

Matériaux d'imprimante 3D

Les imprimantes 3D utilisent une variété de matériaux, mais il existe deux plastiques qui sont de loin les plus courants dans les applications de base: ABS et PLA.

ABS (acrylonitrile butadiène styrène) est exactement le même plastique que les briques LEGO sont faites de. Ce plastique est susceptible de déformer lors du refroidissement et a besoin d'une imprimante avec un lit d'impression chauffé. C'est assez résistant à l'impact, mais pas particulièrement fort. Il convient à la fabrication de pièces prototypes et même de pièces finales qui ne sont pas portées.

Le PLA (acide polylactique) a un faible point de fusion, ne se déforme pas beaucoup, est facile à travailler et a moins d'impressions échouées. C'est aussi beaucoup trop cassant pour une utilisation pratique, mais il est brillant pour créer des modèles lisses et détaillés qui sont censés être examinés.

La bonne nouvelle est que la plupart des imprimantes 3D grand public travailleront avec ces deux matériaux bon marché. Afin que vous puissiez les changer car vos besoins nécessitent.

Le filament en nylon est une autre option et il y a même des imprimantes qui utilisent du bois ou du métal comme matériau. Les imprimantes de nouvelle génération peuvent également gérer plus d'un filament à la fois, permettant des impressions de matériaux mixtes ou multicolores.

Le processus d'impression 3D typique

Si vous n'avez jamais fait une impression 3D vous-même, vous êtes probablement curieux de savoir comment cela fonctionne réellement du point de vue de l'utilisateur. Bien que l'utilisation d'une imprimante 3D ne soit pas aussi simple que de éliminer les impressions 2D sur une imprimante laser ou à jet d'encre, ce n'est pas aussi difficile que vous pourriez le penser.

Après avoir configuré l'imprimante en fonction du manuel, avec l'étalonnage et le nivellement effectué correctement, vous avez d'abord besoin d'un modèle pour imprimer.

Vous pouvez créer votre propre modèle, en utilisant quelque chose comme Zbrush ou AutoCAD, mais la plupart des gens sont susceptibles de télécharger un modèle à partir d'un site en ligne. Le premier arrêt devrait certainement être Thingiverse, qui est très probablement la collection la plus célèbre de modèles soumis par l'utilisateur. Cependant, il existe de nombreuses alternatives.

Après avoir obtenu un modèle dans un format compatible, vous l'ouvrez dans le logiciel qui est venu avec votre imprimante. Ils regardent et travaillent tous différemment, mais le concept de base est le même. Vous pouvez également vouloir d'abord traiter un modèle 3D avec Meshmixer, qui garantit qu'un modèle 3D est solide et adapté à l'impression.

Dans le logiciel d'imprimante 3D, vous choisirez la taille et la qualité du modèle et le logiciel le convertira en «tranches» représentant chaque couche d'impression. Il calculera également «l'échafaudage» qui doit être imprimé pour soutenir le modèle pendant sa fabrication. Ce truc peut être rompu lorsque l'impression est terminée.

Avec tout ce travail de préparation derrière vous, l'impression peut commencer. Selon les paramètres de qualité, vous pourriez être attendu depuis longtemps! Les impressions de haute qualité varient de quelques heures à quelques jours. Heureusement, certaines imprimantes 3D vous permettent de surveiller la progression de votre impression à distance via une application.

Une fois l'impression terminée, vous le retirerez du lit, puis le libérez de l'échafaudage. Dans de nombreux cas, vous devrez terminer le modèle en utilisant du papier de verre et des outils de coupe spéciaux pour éliminer les imperfections. Certaines personnes peignent même leurs modèles! La seule vraie limite est votre créativité.

Si vous avez envie d'acheter une imprimante 3D, ce sont nos meilleurs choix et si vous êtes à petit budget, ce sont des options plus conviviales de poche.