impression en 3D

L’impression 3D est l’un des divers processus dans lesquels le matériau est assemblé ou solidifié sous contrôle informatique pour créer un objet tridimensionnel, le matériau étant ajouté ensemble (tel que des molécules liquides ou des grains de poudre fondus ensemble). L’impression 3D est utilisée à la fois dans le prototypage rapide et la fabrication additive. Les objets peuvent être de n’importe quelle forme ou géométrie et sont généralement produits à l’aide de données de modèle numérique provenant d’un modèle 3D ou d’une autre source de données électronique, telle qu’un fichier AMF (Additive Manufacturing File) (généralement en couches séquentielles). Il existe de nombreuses technologies différentes, telles que la stéréolithographie (SLA) ou la modélisation de dépôts fondus (FDM). Ainsi, contrairement aux matériaux retirés d’un stock dans le processus d’usinage conventionnel, l’impression 3D ou la fabrication additive construisent un objet tridimensionnel à partir d’un modèle de conception assistée par ordinateur (CAO) ou d’un fichier AMF, généralement en ajoutant successivement des matériaux, couche par couche.

Le terme “impression 3D” désigne à l’origine un processus qui dépose un liant sur un lit de poudre avec des têtes d’impression à jet d’encre, couche par couche. Plus récemment, le terme est utilisé dans le langage populaire populaire pour englober une plus grande variété de techniques de fabrication additive. Les normes techniques américaines et mondiales utilisent le terme officiel de fabrication additive pour désigner ce terme au sens large.

Principes généraux

La modélisation
Les modèles imprimables en 3D peuvent être créés avec un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO), via un scanner 3D ou avec un simple appareil photo numérique et un logiciel de photogrammétrie. Les modèles imprimés en 3D créés avec la CAO réduisent le nombre d’erreurs et peuvent être corrigés avant l’impression, ce qui permet une vérification de la conception de l’objet avant son impression. Le processus de modélisation manuelle de la préparation de données géométriques pour des images informatiques 3D est similaire aux arts plastiques tels que la sculpture. La numérisation 3D est un processus de collecte de données numériques sur la forme et l’apparence d’un objet réel, créant un modèle numérique basé sur celle-ci.

Impression
Vidéo timelapse d’un objet hyperboloïde (conçu par George W. Hart) en PLA utilisant une imprimante 3D RepRap “Prusa Mendel” pour le dépôt de polymère en fusion
Avant d’imprimer un modèle 3D à partir d’un fichier STL, vous devez d’abord examiner les erreurs éventuelles. La plupart des applications de CAO génèrent des erreurs dans les fichiers STL en sortie, des types suivants:

des trous;
fait face à des normales;
auto-intersections;
coquilles de bruit;
erreurs multiples.

Une étape de la génération STL appelée “réparation” corrige de tels problèmes dans le modèle d’origine. En général, les LIST produites à partir d’un modèle obtenu par numérisation 3D comportent souvent plus de ces erreurs. Cela est dû au fonctionnement de la numérisation 3D: comme souvent par acquisition point à point, la reconstruction comportera des erreurs dans la plupart des cas.

Une fois terminé, le fichier STL doit être traité par un logiciel appelé “slicer”, qui convertit le modèle en une série de couches minces et génère un fichier de code G contenant des instructions adaptées à un type spécifique d’imprimante 3D (FDM). imprimantes). Ce fichier de code G peut ensuite être imprimé avec le logiciel client d’impression 3D (qui charge le code G et l’utilise pour indiquer à l’imprimante 3D le processus d’impression 3D).

La résolution de l’imprimante décrit l’épaisseur de la couche et la résolution X – Y en points par pouce (dpi) ou en micromètres (µm). L’épaisseur de couche typique est d’environ 100 µm (250 DPI), bien que certaines machines puissent imprimer des couches d’une épaisseur allant jusqu’à 16 µm (1 600 DPI). La résolution X – Y est comparable à celle des imprimantes laser. Les particules (points 3D) ont un diamètre d’environ 50 à 100 µm (510 à 250 DPI). Pour cette résolution d’imprimante, spécifier une résolution de maillage de 0,01 à 0,03 mm et une longueur d’accord ≤ 0,016 mm génère un fichier de sortie STL optimal pour un fichier d’entrée modèle donné. Spécifier une résolution plus élevée permet d’obtenir des fichiers plus volumineux sans augmenter la qualité d’impression.

La construction d’un modèle avec des méthodes modernes peut durer de plusieurs heures à plusieurs jours, en fonction de la méthode utilisée, de la taille et de la complexité du modèle. Les systèmes additifs peuvent généralement réduire ce temps à quelques heures, bien qu’il varie considérablement en fonction du type de machine utilisé et de la taille et du nombre de modèles produits simultanément.

Les techniques traditionnelles telles que le moulage par injection peuvent être moins coûteuses pour la fabrication de produits polymères en grande quantité, mais la fabrication additive peut être plus rapide, plus flexible et moins coûteuse lors de la production de quantités relativement petites de pièces. Les imprimantes 3D permettent aux concepteurs et aux équipes de développement de concepts de produire des pièces et des modèles de concept à l’aide d’une imprimante de la taille d’un ordinateur de bureau.

En apparence paradoxal, des objets plus complexes peuvent être moins coûteux pour la production d’impression 3D que des objets moins complexes.

Les méthodes
Un grand nombre de technologies concurrentes sont disponibles pour l’impression 3D; leurs principales différences résident dans la manière dont les différentes couches sont utilisées pour créer des pièces. Certaines méthodes utilisent la fusion ou le ramollissement du matériau pour produire les couches, par exemple le frittage sélectif au laser (SLS) et la modélisation par dépôt en fusion (FDM), tandis que d’autres déposent des matériaux liquides solidifiés avec différentes technologies. Dans le cas de la fabrication d’objets stratifiés, des couches minces sont découpées pour être moulées et assemblées.

Chaque méthode a ses propres avantages et inconvénients; Pour cette raison, certaines entreprises proposent de choisir entre les poudres et le polymère comme matériau pour la fabrication de la pièce en fonction des priorités du client. Les principaux facteurs à prendre en compte sont généralement la rapidité, le coût du prototype imprimé, le coût de l’imprimante 3D, le choix et le coût des matériaux, ainsi que la possibilité de choisir la couleur.

Gentil Les technologies matériaux
Extrusion Modélisation par dépôt en fusion (FDM) Thermoplastiques (par exemple, PLA, ABS, HDPE, polyuréthane thermoplastique | TPU) Métaux eutectiques, matières comestibles
Fil Fabrication par faisceau d’électrons (EBF) Presque n’importe quel alliage
Granulé Frittage direct des métaux par laser (DMLS) Presque n’importe quel alliage
Fusion par faisceau d’électrons (EBM) Alliages de titane
Frittage sélectif de la chaleur (SHS) Poudre thermoplastique
Frittage laser sélectif (SLS) Thermoplastiques, poudres métalliques, poudres de céramique
Projection de reliure (DSPC) Jeter
Stratifié Stratifié de couches (LOM) Papier, papier d’aluminium, revêtement plastique
Photochimique Stéréolithographie (SLA) photopolymère
Photopolymérisation par ultraviolets (SGC) photopolymère

Impression par injection
Une méthode d’impression 3D consiste en un système d’impression par injection. L’imprimante crée le modèle couche par couche en étalant une couche de la section de la pièce. Le processus est répété jusqu’à ce que toutes les couches aient été imprimées. Cette technologie est la seule qui permette d’imprimer des prototypes en couleur tout en permettant des extraplanes ou des protubérances.

Modélisation par dépôt de flux
À l’aide de filaments précédemment extrudés, la technologie de modélisation par dépôt de flux développée par Stratasys utilise une buse pour déposer le matériau en fusion sur une structure de support, couche par couche. Il est largement utilisé dans le prototypage rapide traditionnel et, compte tenu de son faible coût, est devenu très populaire sur le marché intérieur.

Une autre approche consiste à fondre de manière sélective le support d’impression sur une base granulaire. Dans cette variante, le milieu non fondu sert de support aux saillies et aux parois minces de la pièce à produire, réduisant ainsi le besoin de supports auxiliaires temporaires. Généralement, un laser est utilisé pour fritter le support et former le solide. Des exemples en sont le frittage laser sélectif et le frittage laser direct des métaux (DMLS) utilisant des métaux. Une dernière variante consiste à utiliser une résine synthétique qui se solidifie en utilisant une lumière LED.

Photopolymérisable

Stéréolithographie
La technologie SLA utilise des résines photopolymères liquides qui se solidifient lorsqu’elles sont exposées à la lumière émise par un laser ultraviolet. De cette manière, des couches superposées de résine solide sont créées pour créer l’objet.

Photopolymérisation par ultraviolets
Dans la photopolymérisation à la lumière ultraviolette, SGC, un récipient de polymère liquide est exposé à la lumière d’un projecteur DLP dans des conditions contrôlées. Le polymère liquide exposé durcit; La plaque de montage se déplace par incréments vers le bas et le polymère est à nouveau exposé à la lumière. Le processus est répété jusqu’à ce que le modèle soit construit. Le polymère liquide restant est ensuite retiré du conteneur, ne laissant que le modèle solide.

Photopolymérisation par absorption de photons
De très petites fonctionnalités peuvent être obtenues grâce à la technique de microfabrication 3D, grâce au mécanisme de photopolymérisation par absorption de photons. Dans cette variante, l’objet 3D souhaité est tracé sur un bloc de gel avec un laser. Le gel est durci et se solidifie uniquement aux endroits où le laser est focalisé en raison de la non-linéarité optique de la photoexcitation; après la phase laser, le gel restant est lavé. Cette technique offre des tailles inférieures à 100 nm pouvant être facilement fabriquées dans des structures complexes de pièces mobiles comme dans des pièces fixes.

Impression avec de la glace
Récemment, des techniques ont été développées qui, au moyen d’un refroidissement contrôlé de l’eau traitée, sont capables de produire une impression 3D authentique avec de la glace comme matériau.

Bien qu’il s’agisse d’une technologie en développement et que ses avantages à long terme restent à démontrer, l’économie de matériaux spécifiques pour la réalisation de l’impression, quel que soit le coût du processus, semble en faire partie.

Matériaux
Imprimantes 3D ne peuvent utiliser aucun matériau, il existe une grande variété pour l’impression, tels que: transparent, coloré, opaque, flexible, rigide, haute température et résistance. Ce type de matériaux répond aux besoins visuels et tactiles. En outre, ils sont très résistants et possèdent la résistance nécessaire aux prototypes. La conception de notre produit nous permettra de choisir le matériel à utiliser, l’imprimante et le processus d’impression. Dans le magazine Metal Actual, ils indiquent que:

“Il existe sur le marché plus de 60 types de matériaux pour l’impression 3D qui, grâce à leurs caractéristiques et à leurs propriétés physico-chimiques, permettent la création de prototypes parfaits, d’une grande précision, d’un niveau de détail excellent et qui s’applique à presque tous les secteurs industriels” (Andrea Ruiz, 2011, p.34).

Parmi les matériaux les plus utilisés, citons ceux qui simulent des plastiques techniques, appelés filaments, tels que le PLA et l’ABS. Le PLA à filament est un acide polylactique, biodégradable, dérivé du maïs. Il a plusieurs couleurs, y compris sa couleur naturelle. À l’intérieur, il y a des couleurs translucides et limitées. L’ABS est bon marché et avec une bonne finition, le matériau approprié pour le prototypage, qui nécessite une résistance élevée aux impacts et aux impacts trop forts, ce filament comprend également une grande variété de couleurs.

Un autre matériau est la résine. 16 Il offre une résolution supérieure à celle de l’ABS, simule des plastiques standard en polypropylène et convient parfaitement aux modèles qui ont besoin de dureté, de flexibilité et de résistance, tels que: jouets, boîtiers de batterie, pièces d’auto et conteneurs.

Matériaux ABS, vous pouvez trouver différentes couleurs telles que le rouge, orange, jaune, vert, bleu, violet, blanc, gris, noir, couleur naturelle du filament, entre autres.
Le PLA a parmi ses couleurs principales: rouge, rose, orange, jaune, vert clair et fort, bleu, noir, gris, blanc, sa couleur naturelle, entre autres.
Types de matériaux
Les filaments sont caractérisés par leur diamètre (en millimètres), sont généralement vendus en rouleaux au poids (kg) et sont principalement composés des matériaux suivants:

Acide polylactique (PLA).
Laywoo-d3, composite bois / polymère similaire à l’acide polylactique.
Acrylonitrile butadiène styrène (ABS).
Polystyrène résistant aux chocs (HIPS).
Polyéthylène téréphtalate (PET).
Élastomère thermoplastique (TPE).
Le nylon, le plus utilisé.
Métal amorphe (BGM).

Finition
Bien que la résolution imprimée soit suffisante pour de nombreuses applications, l’impression d’une version légèrement surdimensionnée de l’objet souhaité en résolution standard, puis le retrait du matériau avec un processus soustractif de résolution supérieure peuvent atteindre une plus grande précision.

La structure en couches de tous les processus de fabrication additive entraîne inévitablement un effet de déformation des surfaces sur les surfaces des pièces qui sont incurvées ou inclinées par rapport à la plate-forme du bâtiment. Les effets dépendent fortement de l’orientation de la surface d’une pièce dans le processus de construction.

Certains polymères imprimables, tels que l’ABS, permettent de lisser et d’améliorer le fini de surface à l’aide de procédés chimiques à la vapeur basés sur l’acétone ou des solvants similaires.

Certaines techniques de fabrication additive peuvent utiliser plusieurs matériaux au cours de la construction de pièces. Ces techniques permettent d’imprimer simultanément dans plusieurs couleurs et combinaisons de couleurs et ne nécessitent pas nécessairement de la peinture.

Certaines techniques d’impression nécessitent la création de supports internes pour les fonctions en porte-à-faux lors de la construction. Ces supports doivent être retirés mécaniquement ou dissous une fois l’impression terminée.

Toutes les imprimantes 3D en métal commercialisées impliquent de couper le composant métallique du substrat métallique après le dépôt. Un nouveau processus d’impression 3D GMAW permet de modifier la surface du substrat pour éliminer l’aluminium ou l’acier.

Processus et imprimantes
Un grand nombre de processus additifs sont disponibles. Les principales différences entre les processus résident dans la manière dont les couches sont déposées pour créer des pièces et dans les matériaux utilisés. Chaque méthode a ses avantages et ses inconvénients, raison pour laquelle certaines sociétés proposent un choix de poudre et de polymère pour le matériau utilisé pour construire l’objet. D’autres utilisent parfois du papier commercial standard standard comme matériau de construction pour produire un prototype durable. Les principales considérations à prendre en compte lors du choix d’une machine sont généralement la vitesse, les coûts de l’imprimante 3D, du prototype imprimé, le choix et le coût des matériaux, ainsi que les capacités couleur. Les imprimantes qui travaillent directement avec les métaux sont généralement chères. Cependant, des imprimantes moins coûteuses peuvent être utilisées pour fabriquer un moule, qui est ensuite utilisé pour fabriquer des pièces métalliques.

L’ISO / ASTM52900-15 définit sept catégories de procédés de fabrication additive (AM): jet de liant, dépôt d’énergie dirigé, extrusion de matériau, jet de matériau, fusion au lit de poudre, stratification en feuille et photopolymérisation en cuve.

Certaines méthodes fondent ou ramollissent le matériau pour produire les couches. Dans la fabrication de filaments fondus, également connue sous le nom de modélisation par dépôt fondu (FDM), le modèle ou la pièce est produit en extrudant de petites perles ou des flux de matériau qui durcissent immédiatement pour former des couches. Un filament de thermoplastique, de fil métallique ou d’un autre matériau est introduit dans une tête de buse d’extrusion (extrudeuse pour imprimante 3D), qui chauffe le matériau et active et désactive le flux. Le FDM est quelque peu limité dans la variation des formes pouvant être fabriquées. Une autre technique consiste à fusionner des parties de la couche, puis à se déplacer vers le haut dans la zone de travail, en ajoutant une autre couche de granulés et en répétant le processus jusqu’à ce que la pièce soit construite. Ce processus utilise le support non fondu pour supporter les porte-à-faux et les parois minces de la pièce en cours de fabrication, ce qui réduit le besoin de supports auxiliaires temporaires pour la pièce.

Les techniques de frittage laser comprennent le frittage sélectif au laser, à la fois avec des métaux et des polymères, et le frittage direct au laser. La fusion sélective au laser n’utilise pas le frittage pour la fusion de granulés de poudre, mais fond entièrement la poudre à l’aide d’un laser à haute énergie pour créer des matériaux entièrement denses selon une méthode par couches possédant des propriétés mécaniques similaires à celles des métaux conventionnels. La fusion par faisceau d’électrons est un type similaire de technologie de fabrication additive pour les pièces métalliques (par exemple, les alliages de titane). EBM fabrique des pièces en fondant couche par couche avec un faisceau d’électrons sous haute pression. Une autre méthode consiste en un système d’impression 3D à jet d’encre, qui crée le modèle couche par couche en étalant une couche de poudre (plâtre ou résines) et en imprimant un liant dans la section transversale de la pièce à l’aide d’un processus de type jet d’encre. Avec la fabrication d’objets laminés, des couches minces sont découpées et assemblées.

D’autres méthodes traitent les matériaux liquides en utilisant différentes technologies sophistiquées, telles que la stéréolithographie. La photopolymérisation est principalement utilisée en stéréolithographie pour produire une partie solide à partir d’un liquide. Les systèmes d’imprimante à jet d’encre tels que le système Objet PolyJet pulvérisent les matériaux photopolymères sur un plateau de construction en couches ultra-minces (entre 16 et 30 µm) jusqu’à ce que la pièce soit complétée. Chaque couche de photopolymère est polymérisée à la lumière ultraviolette après son jet, produisant ainsi des modèles entièrement polymérisés pouvant être manipulés et utilisés immédiatement, sans post-polymérisation. De très petites fonctionnalités peuvent être réalisées avec la technique de micro-fabrication 3D utilisée dans la photopolymérisation multiphotonique. En raison de la nature non linéaire de la photo-excitation, le gel est durci uniquement aux endroits où le laser a été focalisé, le gel restant étant ensuite lavé. Des tailles de caractéristiques inférieures à 100 nm sont facilement produites, ainsi que des structures complexes avec des pièces mobiles et imbriquées. Une autre approche utilise une résine synthétique qui est solidifiée à l’aide de LED.

En stéréolithographie basée sur la projection d’image de masque, un modèle numérique 3D est découpé en tranches par un ensemble de plans horizontaux. Chaque tranche est convertie en une image de masque en deux dimensions. L’image du masque est ensuite projetée sur une surface de résine liquide photodurcissable et de la lumière est projetée sur la résine pour la faire durcir sous la forme de la couche. La production continue d’interfaces liquides commence par un pool de résine photopolymère liquide. Une partie du fond de la piscine est transparente à la lumière ultraviolette (la “fenêtre”), ce qui provoque la solidification de la résine. L’objet se lève suffisamment lentement pour permettre à la résine de s’écouler et de rester en contact avec le fond de l’objet. Dans le dépôt à énergie dirigée alimenté par poudre, un laser de forte puissance est utilisé pour fondre la poudre de métal fournie au foyer du faisceau laser. Le processus d’énergie dirigée alimenté par poudre est similaire au frittage laser sélectif, mais la poudre de métal n’est appliquée que là où de la matière est ajoutée à la pièce à ce moment-là.

Résolution et tolérance d’impression
Les concepts de résolution d’impression et de tolérance sont souvent mélangés, superposés et même interchangés. Certains fabricants préfèrent utiliser un terme qui englobe les deux concepts, tels que la précision dimensionnelle.
Il semble plus raisonnable de faire référence à la résolution d’une imprimante 3D en fonction de la capacité de positionnement ou de discernement des distances avant l’injection ou le dépôt de matériau, tandis que la tolérance d’impression dépend en outre du processus de solidification ou de finition. Une bonne preuve qu’ils peuvent être considérés comme des concepts différents est que la tolérance d’impression présente souvent des valeurs plus défavorables que la résolution.

Dans tous les cas, la résolution peut être donnée en épaisseur de couche, alors que dans le plan XY, elle peut être donnée en points par pouce (dpi). L’épaisseur de couche typique est de l’ordre de 100 microns (0,1 mm), bien que certaines machines telles que les couches d’impression Objet Connex ne dépassent pas 16 microns. 20 La résolution XY est comparable à celle des imprimantes laser classiques. Dans le cas où le procédé les utilise, les particules ont un diamètre de l’ordre de 50 à 100 microns (0,05-0,1 mm).
La tolérance finale de la pièce dépendra, en plus de la résolution décrite ci-dessus, de la technologie et des matériaux utilisés. C’est l’un des paramètres les plus importants dans le choix du procédé d’impression et du périphérique, car il ne détermine pas seulement la tolérance dimensionnelle de la pièce, mais si, dans le cas de faibles épaisseurs, cette pièce est réalisable ou non.

La limite de tolérance actuelle pour les appareils de bricolage ou à faible coût est d’environ 0,1 à 0,2.Pour les travaux avec une demande plus dimensionnelle, certains fabricants sont en mesure de garantir des tolérances de l’ordre de quelques dizaines de microns.

Limites
La plupart des processus génèrent des conditions de surface relativement mauvaises; il est souvent nécessaire de lisser les surfaces par des techniques de polissage plus ou moins complexes. Une dernière étape de Tribofinition améliore considérablement l’état de surface de tous les volumes de la pièce. Les poudres diamantées hautes performances garantissent un Ra de l’ordre de 15 à 20 µm. Il est possible d’atteindre des valeurs proches de 0,1 µm ou mieux. Certaines techniques d’impression en trois dimensions émettent des particules “ultrafines” (nanoparticules). Les procédés métalliques basés sur la fusion de la poudre donnent des pièces relativement nocives si la poudre est mal aspirée sur la pièce finale. L’impression 3D, actuellement (2018), ne permet pas de fabriquer du silicium dopé (+, -), de fabriquer des semi-conducteurs.

Les avantages
Beaucoup de matériaux utilisables. Attention, une imprimante n’est pas polyvalente. Il est conçu pour un et un seul type de matériau.
Délais de production courts: l’impression 3D ne nécessite aucune étape de pré-fabrication.
Fabrication de formes pouvant être très complexes: formes intérieures non-émergentes, canaux ou logements étroits, profils complexes, etc.
Fabrication sans coûts fixes: il n’y a pas d’étapes de préindustrialisation, de fabrication de moules, de gabarit ou d’outillage spécifique.

Terminologie et normalisation
Le terme générique anglais pour la fabrication additive est la fabrication additive (AM). L’organisme de normalisation ASTM décrit ce procédé comme un “processus d’assemblage de matériaux permettant de créer des objets à partir de données de modèle 3D, généralement couche par couche”, par opposition aux méthodes de fabrication soustractive. La fabrication additive comprend désormais sept familles de processus d’addition de couches: fusion par fil au moyen d’une buse chauffante (Procédé FDM ou FFF), pulvérisation de liant sur un substrat poudreux (3DP), projection de gouttes de matériau (Polyjet), assemblage de couches à partir de feuilles ou de plaques découpées (Stratoconception), polymérisation d’une résine sous l’effet d’un laser ou une source UV (stéréolithographie), la solidification d’un lit de poudre sous l’action d’une source de puissance moyenne à haute puissance (laser) (SLS) et la projection d’un flux de poudre dans un flux d’énergie laser (CLAD).

Applications
Dans le scénario actuel, l’impression 3D ou la fabrication additive ont été utilisées dans les secteurs manufacturier, médical, industriel et socioculturel pour faciliter l’impression 3D ou la fabrication additive afin de devenir une technologie commerciale performante. La plus ancienne application de la fabrication additive concernait la salle d’outillage du spectre de fabrication. Par exemple, le prototypage rapide était l’une des premières variantes additives, et sa mission était de réduire les délais et les coûts de développement de prototypes de nouvelles pièces et de nouveaux dispositifs, ce qui n’était auparavant effectué que par des méthodes soustractives pour salles d’outils telles que le fraisage, le tournage et le traitement CNC. meulage de précision. Dans les années 2010, la fabrication additive est entrée en production dans une bien plus grande mesure.

Éducation
Les applications en éducation sont infinies, permettant aux étudiants de comprendre et de visualiser des concepts abstraits. Les applications dans les sciences sociales, les sciences naturelles, les mathématiques, l’art, l’histoire et, bien sûr, la technologie sont capables de révolutionner l’activité pédagogique.

Généralités
Les applications typiques incluent la visualisation de conception, le prototypage / CAO, l’architecture, l’éducation, la santé et le divertissement. D’autres applications peuvent inclure la reconstruction de fossiles en paléontologie, la réplication d’antiquités ou de pièces ayant une valeur particulière en archéologie et la reconstruction d’os et de parties du corps en criminalistique.

Aliments
Foodini et ChefJet sont parmi les imprimeurs 3D les plus connus. La technologie elle-même peut remplacer certains processus et personnaliser les ingrédients, à la fois en forme et en composition.Certaines des chaînes qui y travaillent sont PepsiCo, Singular Bread et Barilla. Met l’accent sur la création d’aliments composés de masses de microalgues, bien que les ingrédients les plus couramment utilisés soient le chocolat et le sucre.

Archéologie
L’utilisation de technologies de numérisation 3D permet la réplication d’objets réels sans recourir à des processus de moulage, qui dans de nombreux cas peuvent être plus coûteux, plus difficiles et trop invasifs pour être réalisés. en particulier, avec des vestiges archéologiques de grande valeur culturelle où le contact direct avec des substances de moulage peut endommager la surface de l’objet original.

La musique
L’impression 3D a joué un rôle dans le développement instrumental. Il permet la production et la personnalisation de nouveaux instruments ou haut-parleurs.
Par exemple, Odd fabrique des guitares imprimées en nylon. 3DVarius crée des violons en plastique électriques inspirés du célèbre modèle Stradivarius. La société SYOS (Shape Own Own Sound) produit des becs de saxophone personnalisés, adaptés aux possibilités et au style du musicien.

Art
Plus récemment, l’utilisation de technologies d’impression 3D a été suggérée. Les artistes ont utilisé les imprimantes 3D de différentes manières. Pendant le London Design Festival, un montage, développé par Murray Moss et destiné à l’impression 3D, a eu lieu au Victoria and Alberto Museum.L’installation s’appelait Révolution industrielle 2.0: comment le monde matériel va se matérialiser.

Architecture
La technologie d’impression 3D permet de construire de manière très précise en tenant compte de très petits détails et dans un temps réduit. De nombreux cabinets d’architectes ont découvert le potentiel de la technologie d’impression 3D, notamment dans la construction de modèles.

Mode
Il ne manque pas non plus de vêtements imprimés en 3D dans des matériaux tels que Filaflex; une technique qui a captivé des créateurs tels que Karl Lagerfeld, Iris van Herpen, Melinda Looi et Danit Peleg, entre autres. En fait, il existe actuellement un concours intitulé 3D Fashion Day. Parmi les imprimantes les plus remarquables de ce type, une machine espagnole triomphe: la Kniterate.

Armes et armée
Le commandement des opérations spéciales de l’armée américaine construit “huit usines mobiles” pouvant s’intégrer dans des conteneurs d’expédition standard. Ces usines sont basées sur une expérience réussie, le MPH. Ce type de “micro-usines” est l’aboutissement de l’idée d’usine, avec des technologies d’impression en trois dimensions.

Aéronautiques
EADS, la société mère d’Airbus, prévoit de produire toutes les pièces d’un avion à l’aide de techniques d’impression tridimensionnelles (activé par ALM: fabrication de couches additives).Airbus produit déjà une partie de ces avions grâce au procédé d’impression 3D, notamment pour l’A350 XWB. L’aéronautique a entre 30 et 55% de pièces plus légères que les produits traditionnels et faits à la main. L’A350 a déjà adopté plus de 1000 pièces fabriquées de cette manière.

Médecine et recherche
Le domaine de la médecine bénéficie également de l’impression 3D, avec la création d’un matériau similaire à l’os ou la création de prothèses et implants (hanches artificielles, prothèses dentaires et auditives personnalisées) et d’exosquelettes personnalisés. Des chercheurs de l’AECS (Université de Wollongong) ont récemment mis au point un crayon, BioPen, capable d’imprimer des cellules souches (nerfs, muscles, os) sur les zones touchées.

Particuliers et Fab-Lab
Des imprimeries en trois dimensions créent de la demande et développent la vision des services Web: envoi de plans spéciaux sur un site Web, paiement, impression, (assemblage) et envoi du produit fini. Parallèlement, Fab-lab démocratise la technologie 3D et, en 2013, le ministère français de la récupération productive a soutenu les fab-labs (ou laboratoires de fabrication additive) à l’aide de machines d’impression 3D.

Processus industriels

Production d’interface liquide continue (CLIP)
La résine liquide est solidifiée à l’aide d’une image en lumière ultraviolette, provoquant une photopolymérisation dans un environnement dont la teneur en oxygène est contrôlée. L’impression CLIP introduite par Carbon3D s’inspire d’un procédé additif bien connu en stéréolithographie.L’utilisation d’une image au lieu d’un laser fait de cette technique d’impression l’une des plus rapides du marché, réduisant le temps d’impression à quelques minutes au lieu de quelques heures pour un objet de même taille.

EBM (fusion par faisceau d’électrons)
Processus similaire à la fusion laser (Fusion sélective laser), cette méthode utilise un faisceau d’électrons, donnant des pièces de dimensions similaires mais avec quelques modifications dans les propriétés de celles-ci.

FDM (modélisation par dépôt fondu)
Cette technique consiste à fondre un filament thermoplastique (généralement du plastique de type ABS ou PLA) à travers une buse (ou une extrudeuse) chauffée à une température comprise entre 160 et 400 ° C selon la température de plasticité du polymère. Le fil fondu, d’un diamètre d’environ un dixième de millimètre, est déposé sur le modèle et collé par refusion sur la couche précédente.

Fused Deposition Modeling est une marque de commerce de l’inventeur de la technologie (Stratasys) tombée dans le domaine public en 2012.

FTI (imagerie par transfert de film)
Un film transparent recouvert d’une couche de résine photopolymère est placé devant le vidéoprojecteur intégré à la machine. L’image de la découpe 2D projetée durcira la résine. Le plateau de production est enroulé sur une épaisseur tandis que le film transparent effectue un aller-retour dans la cartouche pour recevoir une nouvelle couche de résine liquide, l’image de la coupe 2D suivante est projetée dessus, etc. La pièce est reconstituée couche par couche.

MJM (Modélisation à jets multiples)
Cette technique consiste à déposer une couche de résine (acrylate ou polypropylène de type plastique) de la même manière qu’une imprimante à jet d’encre d’une épaisseur de 2/100 à 4/100 mm.

En 2014, BMW France a utilisé le MJM pour une opération événementielle, créant des voitures miniatures inhabituelles.

SLA (StereolithographyApparatus)
Cette technique utilise généralement une résine spéciale sensible au traitement par faisceau laser. À la fin de chaque couche solidifiée, le laser continue de chauffer la résine de durcissement pour former l’objet complet. Cette technique permet ainsi d’imprimer des verres de silice fondue transparents.

SLM (fonte laser sélective)
C’est la technique la plus utilisée pour la fabrication de pièces métalliques. Il offre un bon compromis entre précision et dimensions. Son nom français est Fusion Laser.

L’utilisation de la fusion par faisceau laser, le frittage laser direct par métal, est synonyme du même processus.

SLS (frittage laser sélectif)
Cette technique est similaire à la stéréolithographie, mais une poudre est utilisée (au lieu d’un photopolymère liquide). Un puissant laser solidifie localement la surface de la poudre et de l’agglomérat par frittage aux couches précédentes. Une nouvelle couche de poudre est ensuite étendue et le processus recommence.

DMD (dépôt métallique direct)
Ces méthodes concernent la projection de poudre de métal fondu en général par un faisceau laser.Deux axes supplémentaires permettent de s’adapter à des formes complexes. Pour la fabrication de pièces métalliques, c’est le précurseur de la fusion laser.