imprimer en 3D

L'impression 3D consiste à fabriquer un objet solide tridimensionnel en déposant ou en durcissant des matériaux en couches successives, guidées par un modèle numérique. Le processus convertit un fichier CAO en une forme physique sans outillage, moules ou déchets soustractifs. Une imprimante 3D lit le modèle, le découpe en fines sections transversales horizontales et construit chaque couche sur la précédente jusqu'à ce que la pièce soit complète. Le résultat est un composant, un prototype ou un outil fini ou quasi fini.

Les méthodes industrielles les plus courantes sont le dépôt de fil fondu (FDM), où une buse chauffée extrude un filament thermoplastique ; le frittage sélectif par laser (SLS), qui fusionne un polymère ou un métal en poudre avec un laser ; la stéréolithographie (SLA), qui durcit la résine liquide avec de la lumière ultraviolette ; et le jet de liant, qui dépose un adhésif sur des lits de poudre. Chaque méthode convient à différents matériaux (ABS, nylon, aluminium, titane, céramiques, résines) et tolérances. Le FDM est le plus rapide et le moins cher pour les prototypes. Le SLS et les méthodes métalliques produisent des pièces de production plus solides, mais à un coût plus élevé et à une vitesse plus lente.

Où cela compte en production

L'impression 3D est utilisée pour fabriquer des prototypes avant de s'engager dans le moulage par injection ou l'outillage de fonderie, ce qui peut coûter des dizaines de milliers de dollars et prendre des semaines. Elle est également utilisée pour produire des pièces personnalisées à faible volume, des prothèses dentaires, des supports aérospatiaux, des implants médicaux et des composants de remplacement pour les équipements plus anciens où la fabrication traditionnelle n'est pas économique. Les délais varient de quelques heures à quelques jours selon la taille de la pièce et la méthode. L'épaisseur de paroi, les structures de support, le post-traitement (nettoyage, traitement thermique, finition de surface) et l'orientation de la pièce affectent tous les dimensions finales et la finition de surface.

Le terme « impression » est emprunté à l'impression jet d'encre 2D mais est quelque peu trompeur : l'impression 3D est un processus de fabrication additive, et non une impression au sens traditionnel. C'est devenu le verbe standard de l'industrie malgré la résistance occasionnelle des ingénieurs qui préfèrent « fabrication additive » ou « prototypage rapide ». La précision varie généralement de 0,1 mm (SLS, SLA) à 0,5 mm (FDM) selon l'étalonnage de la machine et le matériau. L'anisotropie (faiblesse couche par couche perpendiculaire à la direction de construction) est une réelle préoccupation dans les pièces structurelles.

Les contraintes courantes incluent les limites de taille des pièces (la plupart des machines construisent dans un volume de 300 mm x 300 mm x 300 mm), les coûts de main-d'œuvre de post-traitement, le choix limité de matériaux par rapport à la fabrication traditionnelle et la rugosité de surface qui nécessite souvent une finition. Le matériau de support doit être retiré ou dissous, ce qui ajoute du temps et des coûts. Pour la production en grand volume (plus de 10 000 unités), le moulage par injection reste plus rapide et moins cher par unité. L'impression 3D est la plus précieuse lorsque la géométrie est complexe, que la personnalisation est nécessaire ou que le volume de production ne justifie pas l'investissement en outillage.