L’impression 3D ou fabrication additive est un processus de fabrication d’objets solides en trois dimensions à partir d’un fichier numérique.

La création d’un objet imprimé en 3D est réalisée à l’aide de procédés additifs. Dans un processus additif, un objet est créé en déposant des couches successives de matériau jusqu’à ce que l’objet soit créé. Chacune de ces couches peut être considérée comme une section transversale finement tranchée de l’objet.

L’impression 3D est le contraire de la fabrication soustractive qui consiste à découper/évider un morceau de métal ou de plastique avec par exemple une fraiseuse.

L’impression 3D vous permet de produire des formes complexes en utilisant moins de matière que les méthodes de fabrication traditionnelles.

Comment fonctionne l’impression 3D ?

Tout commence par un modèle 3D. Vous pouvez choisir d’en créer un à partir de zéro ou de le télécharger à partir d’une bibliothèque 3D.

Logiciel 3D

Il existe de nombreux outils logiciels différents. Du niveau industriel à l’open source. Nous avons créé un aperçu sur notre page de logiciels 3D.

Nous recommandons souvent aux débutants de commencer avec Tinkercad. Tinkercad est gratuit et fonctionne dans votre navigateur, vous n’avez pas besoin de l’installer sur votre ordinateur. Tinkercad propose des cours pour débutants et dispose d’une fonction intégrée pour exporter votre modèle sous forme de fichier imprimable, par exemple .STL ou .OBJ.

Maintenant que vous avez un fichier imprimable, l’étape suivante consiste à le préparer pour votre imprimante 3D. C’est ce qu’on appelle le tranchage.

Tranchage : Du fichier imprimable à l’imprimante 3D

Le découpage signifie essentiellement le découpage d’un modèle 3D en des centaines ou des milliers de couches et se fait avec un logiciel de découpage.

Lorsque votre fichier est découpé, il est prêt pour votre imprimante 3D. L’alimentation du fichier vers votre imprimante peut être effectuée via USB, SD ou Wi-Fi. Votre fichier tranché est maintenant prêt à être imprimé en 3D couche par couche.

Industrie de l’impression 3D

L’adoption de l’impression 3D a atteint une masse critique car ceux qui n’ont pas encore intégré la fabrication additive quelque part dans leur chaîne d’approvisionnement font désormais partie d’une minorité de plus en plus réduite. Là où l’impression 3D ne convenait qu’au prototypage et à la fabrication unique à ses débuts, elle se transforme maintenant rapidement en une technologie de production.

La plupart de la demande actuelle d’impression 3D est de nature industrielle. Acumen Research and Consulting prévoit que le marché mondial de l’impression 3D atteindra 41 milliards de dollars d’ici 2026.

À mesure qu’elle évolue, la technologie d’impression 3D est destinée à transformer presque toutes les grandes industries et à changer notre façon de vivre, de travailler et de jouer à l’avenir.

Exemples d’impression 3D

L’impression 3D englobe de nombreuses formes de technologies et de matériaux, car l’impression 3D est utilisée dans presque toutes les industries auxquelles vous pouvez penser. Il est important de le voir comme un groupe d’industries diverses avec une myriade d’applications différentes.

Quelques exemples :

  • – produits de consommation (lunetterie, chaussures, design, mobilier)
  • – produits industriels (outils de fabrication, prototypes, pièces d’usage final fonctionnelles)
  • – produits dentaires
  • – prothèses
  • – maquettes et maquettes d’architecture
  • – reconstitution de fossiles
  • – répliquer des objets anciens
  • – reconstituer des preuves en médecine légale
  • – accessoires de cinéma

Prototypage rapide et fabrication rapide

Les entreprises utilisent des imprimantes 3D dans leur processus de conception pour créer des prototypes depuis la fin des années 70. L’utilisation d’imprimantes 3D à ces fins est appelée prototypage rapide.

Pourquoi utiliser des imprimantes 3D pour le prototypage rapide ?
Bref : c’est rapide et relativement bon marché. De l’idée au modèle 3D en passant par la tenue d’un prototype entre vos mains, ce n’est qu’une question de jours au lieu de semaines. Les itérations sont plus faciles et moins chères à faire et vous n’avez pas besoin de moules ou d’outils coûteux.

Outre le prototypage rapide, l’impression 3D est également utilisée pour fabrication rapide. La fabrication rapide est une nouvelle méthode de fabrication dans laquelle les entreprises utilisent des imprimantes 3D pour la fabrication personnalisée en petites séries/petites séries.

Automobile

Les constructeurs automobiles utilisent l’impression 3D depuis longtemps. Les entreprises automobiles impriment des pièces de rechange, des outils, des gabarits et des accessoires, mais aussi des pièces d’utilisation finale. L’impression 3D a permis la fabrication à la demande, ce qui a entraîné une baisse des niveaux de stock et raccourci les cycles de conception et de production.

Partout dans le monde, les passionnés d’automobile utilisent des pièces imprimées en 3D pour restaurer de vieilles voitures. Un de ces exemples est lorsque les ingénieurs australiens ont imprimé des pièces pour redonner vie à une Delage Type-C. Ce faisant, ils ont dû imprimer des pièces qui n’étaient plus en production depuis des décennies.

Aviation

L’industrie aéronautique utilise l’impression 3D de différentes manières. L’exemple suivant marque une étape importante dans la fabrication de l’impression 3D : GE Aviation a imprimé en 3D 30 000 buses de carburant en chrome-cobalt pour ses moteurs d’avion LEAP. Ils ont atteint cette étape en octobre 2018, et étant donné qu’ils produisent 600 par semaine sur quarante imprimantes 3D, c’est probablement beaucoup plus que cela maintenant.

Une vingtaine de pièces individuelles qui devaient auparavant être soudées entre elles ont été consolidées en un seul composant imprimé en 3D qui pèse 25 % de moins et est cinq fois plus résistant. Le moteur LEAP est le moteur le plus vendu de l’industrie aérospatiale en raison de son haut niveau d’efficacité et GE économise 3 millions de dollars par avion en imprimant en 3D les buses de carburant, de sorte que cette seule pièce imprimée en 3D génère des centaines de millions de dollars d’avantages financiers.

Les buses de carburant de GE ont également fait leur chemin dans le Boeing 787 Dreamliner, mais ce n’est pas la seule pièce imprimée en 3D dans le 787. Les raccords structurels de 33 centimètres de long qui maintiennent la cuisine arrière à la cellule sont imprimés en 3D par une société appelée Norsk Titane. Norsk a choisi de se spécialiser dans le titane car il a un rapport résistance/poids très élevé et est plutôt cher, ce qui signifie que la réduction des déchets permise par l’impression 3D a un impact financier plus important que par rapport aux métaux moins chers où les coûts des déchets de matériaux sont plus facile à absorber. Plutôt que de fritter de la poudre métallique avec un laser comme la plupart des imprimantes 3D métalliques, la Norsk Merke 4 utilise un arc plasma pour faire fondre un fil métallique dans un processus appelé dépôt rapide par plasma (une forme de dépôt d’énergie dirigé) qui peut déposer jusqu’à 10 kg de titane. par heure. Une pièce en titane de 2 kg nécessiterait généralement un bloc de 30 kg de titane pour l’usiner, générant 28 kg de déchets, mais l’impression 3D de la même pièce ne nécessite que 6 kg de fil de titane.

Construction

Est-il possible d’imprimer un bâtiment ? – Oui c’est le cas. Les maisons imprimées en 3D sont déjà disponibles dans le commerce. Certaines entreprises impriment des pièces préfabriquées et d’autres le font sur place.

La plupart des histoires d’impression de béton que nous examinons sur ce site Web se concentrent sur des systèmes d’impression de béton à grande échelle avec des buses assez grandes pour un débit important. C’est idéal pour poser des couches de béton d’une manière assez rapide et reproductible. Mais pour un travail concret vraiment complexe qui utilise pleinement les capacités de l’impression 3D, il faut quelque chose d’un peu plus agile et avec une touche plus fine.

Les produits de consommation

Lorsque nous avons commencé à bloguer sur l’impression 3D en 2011, l’impression 3D n’était pas prête à être utilisée comme méthode de production pour de gros volumes. De nos jours, il existe de nombreux exemples de produits de consommation imprimés en 3D.

Chaussure

La gamme 4D d’Adidas a une semelle intermédiaire entièrement imprimée en 3D et est imprimée en grands volumes. Nous avons fait un article à l’époque, expliquant comment Adidas ne sortait initialement que 5 000 paires de chaussures au public et avait pour objectif de vendre 100 000 paires de modèles infusés AM d’ici 2018.

Avec leurs dernières versions de la chaussure, il semble qu’ils aient dépassé cet objectif, ou soient sur le point de le dépasser. Les chaussures sont disponibles dans le monde entier dans les magasins Adidas locaux et également dans divers points de vente en ligne tiers.

Lunettes

Le marché des lunettes imprimées en 3D devrait atteindre 3,4 milliards de dollars d’ici 2028. Une section en croissance rapide est celle des montures d’utilisation finale. L’impression 3D est une méthode de production particulièrement adaptée pour les montures de lunettes car les mesures d’un individu sont faciles à traiter dans le produit final.

Mais saviez-vous qu’il est également possible d’imprimer des lentilles en 3D ? Les lentilles en verre traditionnelles ne sont pas minces et légères au départ ; ils sont découpés dans un bloc de matériau beaucoup plus gros appelé ébauche, dont environ 80 % sont gaspillés. Lorsque l’on considère le nombre de personnes qui portent des lunettes et la fréquence à laquelle elles ont besoin d’en acheter une nouvelle paire, 80 % de ces chiffres représentent beaucoup de gaspillage. En plus de cela, les laboratoires doivent conserver d’énormes stocks d’ébauches pour répondre aux besoins de vision personnalisée de leurs clients. Enfin, cependant, la technologie d’impression 3D a suffisamment évolué pour fournir des lentilles ophtalmiques personnalisées de haute qualité, éliminant les déchets et les coûts d’inventaire du passé. L’imprimante 3D Luxexcel VisionEngine utilise un monomère d’acrylate durcissable aux UV pour imprimer deux paires de lentilles par heure qui ne nécessitent aucun polissage ou post-traitement d’aucune sorte. Les zones focales peuvent également être entièrement personnalisées afin qu’une certaine zone de l’objectif puisse offrir une meilleure clarté à distance tandis qu’une zone différente de l’objectif offre une meilleure vision de près.

Bijoux

Il existe deux façons de produire des bijoux avec une imprimante 3D. Vous pouvez utiliser un processus de production direct ou indirect. Direct fait référence à la création d’un objet directement à partir de la conception 3D, tandis que la fabrication indirecte signifie que l’objet (motif) imprimé en 3D est finalement utilisé pour créer un moule pour la coulée de précision.

Soins de santé

Il n’est pas rare de nos jours de voir les gros titres sur les implants imprimés en 3D. Souvent, ces cas sont expérimentaux, ce qui peut donner l’impression que l’impression 3D est encore une technologie marginale dans les secteurs médical et de la santé, mais ce n’est plus le cas. Au cours de la dernière décennie, plus de 100 000 prothèses de hanche ont été imprimées en 3D par GE Additive.

La coupe Delta-TT conçue par le Dr Guido Grappiolo et LimaCorporate est en titane trabéculaire, qui se caractérise par une structure cellulaire hexagonale tridimensionnelle régulière qui imite la morphologie de l’os trabéculaire. La structure trabéculaire augmente la biocompatibilité du titane en favorisant la croissance osseuse dans l’implant. Certains des premiers implants Delta-TT fonctionnent toujours bien plus d’une décennie plus tard.

L’aide auditive est un autre composant de soins de santé imprimé en 3D qui fait un bon travail en étant indétectable. Presque toutes les aides auditives des 17 dernières années ont été imprimées en 3D grâce à une collaboration entre Materialise et Phonak. Phonak a développé Rapid Shell Modeling (RSM) en 2001. Avant RSM, fabriquer une aide auditive nécessitait neuf étapes laborieuses impliquant la sculpture à la main et la fabrication de moules, et les résultats étaient souvent mal ajustés. Avec RSM, un technicien utilise du silicone pour prendre une empreinte du conduit auditif, cette impression est numérisée en 3D, et après quelques ajustements mineurs, le modèle est imprimé en 3D avec une imprimante 3D en résine. L’électronique est ajoutée puis expédiée à l’utilisateur. Grâce à ce processus, des centaines de milliers d’appareils auditifs sont imprimés en 3D chaque année.

Dentaire

Dans l’industrie dentaire, nous voyons des moules pour gouttières transparentes être probablement les objets les plus imprimés en 3D au monde. Actuellement, les moules sont imprimés en 3D avec des procédés d’impression 3D à base de résine et de poudre, mais aussi par jet de matière. Les couronnes et les prothèses sont déjà directement imprimées en 3D, ainsi que les guides chirurgicaux.

Bio-impression

Depuis le début des années 2000, la technologie d’impression 3D a été étudiée par des entreprises de biotechnologie et des universités pour une utilisation possible dans des applications d’ingénierie tissulaire où les organes et les parties du corps sont construits à l’aide de techniques à jet d’encre. Des couches de cellules vivantes sont déposées sur un support de gel et lentement constituées pour former des structures tridimensionnelles. Nous désignons ce domaine de recherche par le terme : bio-impression.

Aliments

La fabrication additive a envahi l’industrie alimentaire depuis longtemps. Des restaurants comme Food Ink et Melisse l’utilisent comme argument de vente unique pour attirer des clients du monde entier.

Éducation

Les enseignants et les étudiants utilisent depuis longtemps des imprimantes 3D en classe. L’impression 3D permet aux étudiants de matérialiser leurs idées de manière rapide et abordable.

Alors que les diplômes spécifiques à la fabrication additive sont assez récents, les universités utilisent depuis longtemps des imprimantes 3D dans d’autres disciplines. Il existe de nombreux cours que l’on peut suivre pour s’initier à l’impression 3D. Les universités proposent des cours…

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