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 abordable. Malgré cela, l'impression 3D est encore si nouvelle que peu de gens savent comment cela fonctionne.
C'est pourquoi le moment est venu de répondre à la question "Comment fonctionne l'impression 3D?". Il y a de fortes chances que vous deviez en utiliser un par la suite!
Impression 3D additive vs soustractive
Il existe deux grandes catégories de impression en 3D. Les imprimantes 3D que vous pouvez acheter vous-même sont presque toutes des machines «additives». En d'autres termes, ils construisent des objets 3D en ajoutant du matériau (généralement en couches) jusqu'à ce que l'objet soit complet. Les imprimantes 3D auxquelles les gens pensent lorsqu'ils entendent «imprimante 3D» sont presque toujours de la variété additive.
L'impression 3D soustractive est très différente. Ici, vous commencez avec une quantité fixe de matériau, puis retirez le matériau jusqu'à ce qu'il ne reste que l'objet fini. Un sculpteur fabriquant une statue en marbre utilise une méthode soustractive. Les machines soustractives se trouvent généralement dans les grands ateliers et les environnements industriels. Les systèmes de fraisage CNC (commande numérique par ordinateur) sont probablement l'exemple le plus connu.
Nous nous concentrerons uniquement sur les machines additives à partir d'ici, car elles sont pertinentes pour le consommateur moyen . Sachez simplement que les machines soustractives appartiennent à la même famille étendue d'imprimantes 3D que celle que vous pourriez mettre sur un bureau.
Modélisation par dépôt fusionné, stéréolithographie et frittage laser sélectif
Les trois principales méthodes d'impression 3D additive sont la FDM (modélisation par dépôt par fusion), la stéréolithographie (SLA) et le frittage laser sélectif (SLS).
In_content_1 all: [300x250] / dfp: [640x360]-> L'imprimante da Vinci FDM
FDM est le système de consommation le plus courant. Avec ces types d'imprimantes, un filament de matériau passe à travers une tête d'impression à chaud. La tête d'impression est positionnée avec précision dans l'espace 3D et dépose une couche de matériau selon les instructions programmées exactes. Il existe différentes approches de FDM, mais nous y reviendrons dans un instant.
L'imprimante Nobel SLALa stéréolithographie est beaucoup moins courante dans les systèmes grand public. Ces imprimantes utilisent des lasers pour durcir une résine liquide en une matière plastique solide. Habituellement, l'objet est «tiré» d'une cuve de résine, formant couche par couche à mesure qu'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 laser puissant pour fusionner une poudre de polymère. La poudre réelle agit comme une structure de support pour l'impression, ce type d'impression n'a donc pas besoin d'échafaudage spécial. SLS n'est pas un type de FDM que vous trouverez sur le bureau. C'est encore une technologie industrielle pour le moment.
Imprimantes robots cartésiennes et delta
Une imprimante robot Deltal'imprimante FDM la plus courante 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 du volume d'impression. Le calcul est simple, les imprimantes sont assez abordables et la qualité d'impression est précise.
Cependant, selon la granularité des coordonnées XYZ, les surfaces courbes peuvent ne pas être aussi lisses qu'elles pourraient l'être, nécessitant un travail de finition manuel.
Imprimantes robots Delta adopter une approche différente. La tête d'impression est montée sur trois bras qui fonctionnent sur trois rails. En faisant varier la hauteur de chaque bras, la tête d'impression peut pivoter. Cette conception permet à la tête d'impression de pivoter 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 à robot delta utilisent la trigonométrie pour calculer la position de la tête d'impression. Le résultat final est qu’elles ne peuvent pas atteindre la même résolution d’impression que les imprimantes cartésiennes.
Pour vraiment comprendre le concept du robot delta, vous devez le voir en action. Jetez un œil à cette vidéo de Johann Rocholl et vous comprendrez rapidement le concept.
Notez l'articulation sur les bras et la liberté et la fluidité de la tête d'impression.
Matériaux pour 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 grand public: l'ABS et le PLA.
L'ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène) est exactement le même plastique que celui des briques LEGO. Ce plastique est susceptible de se déformer lors du refroidissement et a besoin d'une imprimante avec un lit d'impression chauffé. Il est assez résistant aux chocs, mais pas particulièrement solide. Il convient à la fabrication de pièces prototypes et même de pièces finales qui ne sont pas porteuses.
Le PLA (acide polylactique) a un point de fusion bas, ne se déforme pas beaucoup, est facile à travailler et a moins d'impressions en échec. Il est également beaucoup trop fragile pour une utilisation pratique, mais il est génial pour créer des modèles lisses et détaillés qui ne sont destinés qu'à être examinés.
La bonne nouvelle est que la plupart des imprimantes 3D grand public fonctionneront avec les deux ces matériaux peu coûteux. Vous pouvez donc les changer selon vos besoins.
Le filament en nylon est une autre option et il existe 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 mixtes ou multicolores.
Le processus d'impression 3D typique
Si vous n'avez jamais fait d'impression 3D vous-même, vous êtes probablement curieux de savoir comment cela fonctionne du point de vue de l'utilisateur. Bien que l'utilisation d'une imprimante 3D ne soit pas aussi simple que de supprimer des impressions 2D sur une imprimante laser ou à jet d'encre, ce n'est pas aussi difficile que vous ne le pensez.
Après avoir configuré l'imprimante conformément au manuel, avec l'étalonnage et la mise à niveau sont effectués correctement, vous devez d'abord imprimer un modèle.
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 depuis un site en ligne. Le premier arrêt devrait certainement être Thingiverse, qui est probablement la collection la plus célèbre de modèles soumis par les utilisateurs. Cependant, il existe de nombreux alternatives.
Après avoir obtenu un modèle dans un format compatible, vous l'ouvrirez dans le logiciel fourni avec votre imprimante. Ils ont tous l'air et fonctionnent différemment, mais le concept de base est le même. Vous pouvez également vouloir d'abord traiter un modèle 3D avec Meshmixer, ce qui garantit qu'un modèle 3D est solide et adapté à l'impression.
Dans le logiciel d'impression 3D, vous choisirez la taille et la qualité du modèle et du logiciel le convertiront en «tranches» représentant chaque couche d'impression. Il calculera également l '«échafaudage» qui doit être imprimé pour supporter le modèle pendant sa fabrication. Ces éléments peuvent être interrompus lorsque l'impression est terminée.
Avec tout ce travail de préparation derrière vous, l'impression peut commencer. Selon les paramètres de qualité, vous pourriez avoir une longue attente! 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 la retirerez du lit, puis la libérerez de l'échafaudage. Dans de nombreux cas, vous devrez terminer le modèle avec 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 hâte d'acheter une imprimante 3D, ce sont nos meilleurs choix et si vous avez un budget limité, celles-ci sont des options plus conviviales pour les poches.