Le fonctionnement de l’impression 3D

1) Le fonctionnement de l’impression 3D

a. Le principe du « mille-feuilles »

Comment peut-on « imprimer » un objet et le faire sortir d’une imprimante de la taille de celle qui se situe sur notre bureau ? Le principe est simple et génialement astucieux puisque les imprimantes 3D domestiques, c’est-à-dire disponibles pour le grand public, utilisent un principe que l’on nomme « principe du mille-feuilles ».

L’imprimante en question fond le matériau choisi, pour le moment différents plastiques pour les imprimantes 3D destinées au grand public, sous une forte température et constitue l’objet voulu couche par couche. C’est l’empilement de toutes ces couches qui crée du volume et donc qui «imprime» le produit. Ces dernières se « lient » grâce à la matière fondue qui se solidifie en refroidissant. Au même titre que lorsque vous écrivez, et que votre stylo laisse une couche d’encre, l’imprimante 3D utilise son « stylo » pour dessiner votre objet. L’imprimante dessine une base, et repasse par dessus couche par couche, avec parfois quelques nuances pour faire évoluer la réalisation de votre objet. On dit que l’impression 3D transforme les pixels en atomes. Prenons les étapes une par une.

Etape 1 : La conception en trois dimensions


Vous réalisez virtuellement vous-même un objet que vous souhaitez reproduire dans le réel grâce à un logiciel de Conception Assistée par Ordinateur (CAO). C’est-à-dire que vous dessinez votre objet sur votre ordinateur pour le mettre par la suite en trois dimensions.

Vous définissez les dimensions, les formes, les différentes parties. Si vous n’êtes ni dessinateur, ni designer, certains logiciels permettent de scanner des objets pour récupérer directement le modèle 3D de ce dernier dans votre ordinateur.

Une autre possibilité s’offre à vous : vous passez par des entreprises de services sur le web vous permettant de choisir parmi des modèles 3D déjà réalisés que vous pouvez garder tels quels ou y apporter quelques modifications pour ensuite demander à l’entreprise en question de vous l’imprimer en trois dimensions. Sinon, en choisissant de le faire vous-même avec par exemple votre propre imprimante 3D, vous pouvez utiliser différents logiciels.

Voici une liste de quelques logiciels vous permettant de mettre vos projets en 3D et d’obtenir les fichiers imprimables :

- OpenSCAD 


- Blender

- Google Sketch-Up

- ViaCAD 2D/3D

Etape 2 : La matière


Vous choisissez la matière avec laquelle vous souhaitez réaliser votre objet et vous la placez à l’endroit dédié sur votre imprimante 3D (au même titre que vous placez des cartouches d’encre dans votre imprimante 2D de bureau).

Etape 4 : La réalisation


Vous pouvez choisir le type de reproduction : « brouillon » pour un prototypage rapide, pour se rendre compte grossièrement du résultat, ou alors un résultat optimal pour une réalisation de qualité. La différence entre ces deux types de reproduction se joue à la finesse de la couche réalisée. Plus cette dernière est fine, plus la reproduction couche par couche sera précise et plus le résultat sera long à obtenir.

Lancer la reproduction et attendre le résultat.

Vous obtiendrez soit votre produit en une seule pièce, soit les différentes pièces que vous avez décidé prêtes à être assemblées.

Vous pouvez également réaliser des objets fermés englobant un autre objet. Réalisation qui serait impossible ou alors extrêmement compliquée avec un procédé de « taillage » dans le matériau. D’où l’ingéniosité du procédé de l’impression 3D qui se fait couche par couche

En résumé :


L’imprimante 3D ne se cantonne pas à reproduire des objets avec comme unique matière de l’encre. Elle les crée en différentes matières suivant des calques en trois dimensions au design précis, modélisés grâce à un logiciel de conception graphique.

Une fois tous les détails réglés à partir du logiciel, il suffit d’envoyer l’impression directement de l’ordinateur si l’imprimante y est reliée, ou simplement de connecter une carte SD, une clé USB ou autre moyen de stockage, pour sélectionner le fichier à imprimer. L’impression se lance, faisant fondre la matière pour pouvoir l’utiliser et la manier aussi facilement que l’encre sortant d’une mine de stylo.

Cette technologie de l'impression physique d'objets en trois dimensions à partir de données numériques est appelée « Fabrication additive ». On comprend donc bien le fonctionnement de cette dernière qui se fait couche par couche, d’où le principe du « mille-feuilles ».

Selon la qualité de réalisation choisie, le temps est plus ou moins long.

La précision peut être exceptionnelle puisque cette dernière va jusqu’à plusieurs microns. Pour réaliser un objet simple tel qu’un peigne d’une dizaine de centimètres il faut actuellement dix minutes à une imprimante 3D dite « de bureau », c’est-à-dire disponible pour le grand public et d’une dimension d’environ 50 centimètres de haut sur 50 centimètres de large sur 50 centimètres de profondeur. Néanmoins, pour un objet tel qu’une reproduction faciale, il lui faut plusieurs heures : entre deux et cinq heures selon le modèle à reproduire et le degré de fidélité.

b. Quels sont les différentes matières utilisées et les différents procédés d’impression 3D ?

L’impression 3D réalise donc des objets couche par couche. Mais plusieurs procédés permettant d’imprimer en trois dimensions existent avec plus de 200 matières différentes.

Procédé n°1 : L’impression 3D par ajout de matière fondue


Ce procédé d’impression 3D est le plus utilisé et c’est celui que nous avons vu précédemment car c’est celui que l’on retrouve pour les imprimantes 3D disponibles pour le grand public. Ce procédé utilise donc du plastique qui est fondu et qui est déposé couche par couche. C’est la technique la plus abordable et la plus simple. Ce qu’il faut néanmoins noter avec ce procédé, c’est que le rendu ne peut en aucun cas rivaliser avec les imprimantes 3D industrielles pour le moment. Le

...