Guide dimpression 3D du bois Comment imprimer du bois

Guide d’impression 3D du bois : Comment imprimer du bois en 3D

L’impression 3D avec de nombreux matériaux différents est désormais possible. Mais comme nous le savons tous, les chercheurs font partie de ces groupes de personnes dont le travail consiste à découvrir de plus en plus de possibilités.

L’un de ces groupes de chercheurs a récemment obtenu un succès louable dans le concept d’impression 3D avec du bois. Ils sont basés à l’Université de Columbia.

Dans cet article, nous allons parler globalement, du concept de 3D Print Wood. Mais nous allons d’abord commencer par leur expérience et quelles sont les possibilités offertes par cette expérience ? Aussi, les possibilités que nous avons d’imprimer du bois en 3D ?

Aperçu de l’expérience

Aperçu de l'expérience

  • Au cours de la phase initiale de leur expérience, les chercheurs ont utilisé une imagerie tomographique destructrice pour photographier des tranches ultrafines de bois, coupées à seulement 27 micromètres de largeur par une fraiseuse CNC.
  • La deuxième étape de leur expérience consistait à empiler 230 images et à les envoyer à une imprimante Stratasys J750 PolyJet. Le choix de cette imprimante est basé sur le fait que cette imprimante est capable d’imprimer différentes couleurs et matériaux à l’aide de voxels.

Les chercheurs nommés Fabian Stute, Joni Mici, Lewis Chamberlain et l’article de Hod Lipson qui publient une méthode complète et détaillée de leur impression 3D sont disponibles dans la revue 3D Printing and Additive Manufacturing.

Selon eux, « l’objet imprimé final ressemble étroitement au bloc de bois d’origine à la fois dans son aspect extérieur et dans son motif de couleur interne, comme cela se confirme lorsque le bloc est coupé ou cassé. »

La couleur était un aspect important de leur expérience, les ingénieurs ont donc contrôlé la valeur de la couleur de chaque point. C’était pour produire leur bois numérique. Mais les ingénieurs ont souligné comment la même technique pouvait être utilisée avec différentes propriétés matérielles, telles que la rigidité du bois.

Les ingénieurs concentrant le discours sur cette idée ont déclaré : « comme l’impression voxel produit des particules de matériau arrangées de manière complexe dans l’objet résultant, elle offre aux concepteurs des possibilités de fabrication presque illimitées. »

Comme l’écrivent les chercheurs dans leur rapport, « Cependant, pour exploiter pleinement son immense potentiel, les outils de conception et les paradigmes doivent être mis à jour en conséquence. »

L’imprimante Stratasys et la Multi Jet Fusion de Hewlett Packard, selon les chercheurs, sont capables d’imprimer des voxels. Mais il est actuellement difficile de préparer les fichiers d’impression en raison du manque d’outils et de processus de conception.

Les chercheurs prévoient un avenir où l’impression voxel sera plus large qu’elle ne l’est actuellement. Et permettra aux fabricants de télécharger des fichiers aussi facilement que nous pouvons actuellement accéder à une image de stock de bois en deux dimensions.

Un autre projet lié à 3D Print Wood était la chaise Voxel conçue par Bartlett, qui a un motif interne complexe qui est rendu dans une ligne continue de plastique. Et pour ceux qui ne savent pas ce que sont les voxels.

Ils sont comme des pixels dans l’espace 3D, c’est-à-dire les plus petits éléments en lesquels un objet peut être divisé dans le processus de conception. Avec ce processus d’impression, les concepteurs peuvent spécifier les qualités qu’ils souhaitent à chaque point d’un espace 3D.

L’idée d’imprimer du bois en 3D

L'idée d'imprimer du bois en 3D

Si quelqu’un vous dit que le procédé de fabrication du bois par impression 3D est aussi simple que pour le fabriquer avec un autre procédé de fabrication traditionnel, ne le croyez pas. Nous ne sommes pas exactement à ce stade où les choses sont aussi faciles, mais nous y arrivons.

Depuis 2012, l’impression 3D avec du filament de bois est possible. Mais ce filament bois ne ressemble à aucun autre filament ABS ou HIPS c’est à dire totalement homogène. C’est hétérogène. C’est un filament PLA qui contient de la fibre de bois.

Les pièces ou prototypes fonctionnels imprimés à l’aide de ce filament 3D ressemblent étonnamment au bois. Et cette idée a complètement changé le point de vue des gens et des fabricants sur le bois d’impression 3D.

De nombreux fabricants de filaments proposent leur version du bois ou des filaments PLA, différentes essences de bois étant représentées. Mais pour être honnête, le filament de bois n’est encore qu’un matériau capricieux, à la recherche du potentiel de difficultés auquel il est confronté lors de l’impression 3D. Regardons le processus qui est utilisé pour le bois d’impression 3D.

La technologie

procédé d'impression 3D en bois

Le nom de la technologie utilisée pour l’impression 3D du bois s’appelle Frittage laser. Dans cette technologie, les pièces et prototypes fonctionnels qui sont construits sont imprimés couche par couche. Ils sont durcis à l’aide d’un laser qui trace de fines lignes sur un lit de poudre.

Cela fait fondre et lie la poudre avec le modèle de couches déjà solidifié. Une fois la couche imprimée, une nouvelle couche de poudre fraîche est étalée sur la surface par un rouleau.

L’imprimante utilisée pour l’impression 3D du bois possède une chambre d’impression qui est chauffée juste en dessous du point de fusion de la poudre. Le faisceau laser ajoute de l’énergie supplémentaire pour faire fondre la poudre pour former un modèle solide.

Une fois le travail d’impression terminé, le résultat est un gros bloc de poudre chaude combiné aux modèles imprimés qui reposent à l’intérieur.

Les modèles en bois sont fabriqués à partir d’une poudre granuleuse brune très fine fabriquée à partir de copeaux de bois. La surface de ce matériau a un aspect sableux et granuleux et est légèrement poreuse.

Le bois est un matériau que l’on connaît bien, parfait pour les modèles complexes car il permet l’emboîtement et le déplacement de pièces. En règle générale, ce sont des modèles qui seront utilisés pour être placés sur votre bureau ou sur une étagère, tels que des maquettes architecturales, des figurines et des récompenses.

La technique utilisée pour l’impression du bois donne beaucoup de liberté de conception pour créer un objet qui serait difficile à fabriquer avec les méthodes traditionnelles de travail du bois.

Le filament de bois et ses bases

Le filament de bois et ses bases

Comme mentionné ci-dessus, le filament de bois n’est pas un matériau homogène, mais un matériau hétérogène. Le filament de bois est composé d’environ 70% de PLA et 30% de fibre de bois. Le PLA seul ne serait pas aussi délicat que le mélange s’avère être.

Cette délicatesse supplémentaire est attribuée à l’ajout de bois qui se briserait plus facilement. Avant cela, les filaments étaient fabriqués avec de la sciure de bois, dans laquelle les impressions finales ressemblaient plus à du carton qu’à du bois.

L’avantage de ces filaments était une plus grande flexibilité. Cependant, dans les filaments de fibre de bois d’aujourd’hui, les objets imprimés en 3D peuvent non seulement ressembler et sentir, mais aussi sentir comme le bois sculpté.

Cela dépend de la sélection que vous faites de la marque, vous pouvez les trouver proposant plusieurs types de filaments de bois différents, comme le bambou, le bouleau, le cèdre, le liège, l’ébène, l’olivier, le pin et même la noix de coco !

Il est difficile de faire la différence entre un filament qui a la coloration du bois et celui qui a de la fibre de bois réelle et pas seulement une coloration du bois car la finition ne sera pas la même.

Après avoir discuté de l’expérience, de l’idée, de la technologie et du filament, partageons les réglages de température que vous devez déployer dans votre impression 3D sur le filament de bois d’impression 3D.

Température de la buse et de la plaque de construction

Température de la buse et de la plaque de construction

La première chose à se méfier d’un filament de bois est qu’il est hautement inflammable. Alors, ayez une observation constante de l’extrémité chaude de la buse et ne la laissez pas devenir trop chaude.

Parce que s’il le fait et n’extrude pas le filament aussi vite que le niveau auquel il doit le faire, la partie que vous êtes prêt à imprimer pourrait être endommagée ou prendre feu.

Globalement, ce filament est comme le PLA c’est-à-dire qu’il est recommandé de préchauffer votre buse dans la plage de température de 170 degrés Celsius à 220 degrés Celsius. N’importe où entre cette plage de température est le moment où le filament fondra.

Une chose intrigante que l’on peut expérimenter avec le filament de bois pour imprimer du bois en 3D est que vous pouvez produire des pièces et des prototypes fonctionnels de différentes couleurs et finitions à l’aide de ce filament. Vous pouvez également expérimenter en utilisant différentes plages de température, même s’il s’agit d’une température plus élevée, le filament de bois produira des nuances plus sombres.

Pour éviter tout colmatage, les sites internet recommandent d’équiper votre imprimante d’une buse d’un diamètre de 0,4 mm. La buse doit rester plus propre que les buses ABS ou PLA. Cela dit, à propos de la buse, il y a peu de choses pour s’occuper également de la plaque de construction.

Bien qu’ayant mentionné la plage de température dans laquelle vous devez préchauffer votre buse pour imprimer du bois en 3D, ce n’est pas quelque chose d’inévitable et doit être fait.

Même si vous avez une buse préchauffée et dans une plage de température de 50 à 70 degrés Celsius, vous pouvez créer des impressions de qualité avec le filament de bois.

À moins qu’il ne soit fourni avec une surface adhésive avec du ruban adhésif, un bâton de colle ou des feuilles PEI, il est très courant que des pièces et des prototypes fonctionnels glissent pendant l’impression.

Plus de paramètres et de post-traitement

Il est courant de ressentir un suintement et un filage lorsque vous commencez à travailler avec le filament de bois. Dans de tels cas, faire de petits ajustements avec le curseur s’avérerait fructueux.

Vous pouvez être intrépide lorsqu’il s’agit d’ajuster le nombre total de couches tout en utilisant du filament de bois. L’avantage du bois d’impression 3D est qu’il est bon pour cacher les couches et donc les lignes de couche ne sont pas un problème.

Le logiciel Cura et Simplify 3D ont des paramètres appelés respectivement peignage et roue libre. Alors que le premier recalcule les mouvements de la buse pour rester à l’intérieur de l’impression, le second réduit la pression sur la buse à chaque fois que vous atteignez la fin du processus d’impression.

Le premier conduit à augmenter le temps d’impression mais à empêcher le suintement et à améliorer la qualité. L’utilisation de valeurs négatives dans ce dernier peut augmenter les chances de réduire le suintement et le cordage.

La touche finale du prototype fonctionnel en bois peut être apportée une fois le processus d’impression 3D terminé. Quelque chose que vous pouvez faire avec du bois et pas avec d’autres filaments est la couleur.

Oui! Vous pouvez commencer à colorer la partie imprimée pendant le processus d’impression. Changer la température d’impression va produire des changements de couleur subtils.

Le ponçage d’une pièce imprimée en 3D ou d’un prototype fonctionnel en bois est très similaire au ponçage d’un morceau de bois normal. Il est conseillé de commencer à imprimer en 3D du bois avec un grain plus dur et de progresser progressivement vers un grain plus doux jusqu’à ce que l’objet soit lisse.

Semblables au vrai bois, les objets imprimés en 3D avec du filament de bois sont poreux, ils absorbent donc facilement différents colorants et taches.

Si vous avez accès à une machine laser CNC, à un graveur ou même à un ensemble de pyrogravure, vous pouvez jouer davantage avec les choses, dans le sens où vous pouvez ajouter des fonctionnalités ou des dessins à votre travail fini. Vous pouvez également envisager d’utiliser une teinture pour produire différentes couleurs et finitions de surface.

Autres recherches dans le même domaine

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Un groupe de chercheurs de l’Université de technologie de Chalmers, en Suède, a réussi à imprimer en 3D une encre à base de bois d’une manière qui imite l’« ultrastructure » unique du bois. S’ils s’avèrent vrais, leurs recherches pourraient révolutionner la fabrication de produits verts.

Ils ont, en émulant l’architecture cellulaire naturelle du bois, la capacité de créer des produits verts dérivés des arbres, avec des propriétés uniques – des vêtements, emballages et meubles aux produits de santé et de soins personnels. La recherche complète de ces personnes est disponible dans la revue scientifique Applied Materials.

La conclusion

ColorFabb, Fillamentum, FormFutura et Polywood sont quelques marques populaires auprès desquelles vous pouvez acheter le filament de bois pour imprimer du bois en 3D. Woodfill et Corkfill sont les deux filaments fabriqués dans les installations fournies par Colorfabb, basé aux Pays-Bas.

Timberfill est le nom de la ligne de quatre filaments différents fournis par Fillamentum. Timberfill est prétendu être 100 pour cent biodégradable. FormFutura produit sept filaments à base de bois différents à base de bouleau, de cèdre, de noix de coco, d’ébène, d’olivier, de pin et de saule.

Tous ces filaments sont fabriqués avec 40 pour cent de particules de bois. J’espère que vous avez reçu au moins quelques conseils pour explorer comment imprimer du bois en 3D, ce qui est différent et donc passionnant que l’impression avec des matériaux d’impression 3D classiques tels que l’ABS, le PLA, les HIPS et autres.