Qu'est-ce que l'impression 3D et comment fonctionne-t-il exactement?

Imaginez si vous pouviez imprimer des objets en trois dimensions directement à partir d'une imprimante de votre maison. Quand j'étais enfant à l'école primaire, je pensais que ce serait génial de pouvoir imprimer des pizzas avec mon InkJet. Ce n’est pas ce que je veux dire dans cet article, mais c’est une idée intéressante qui permet d’imprimer des objets en trois dimensions. Cela ressemble à de la science-fiction limite, et pendant longtemps, c’était. Plus maintenant.

Le processus s'appelle (sans surprise) impression en 3D. À l'instar de l'impression traditionnelle, qui prend un morceau de papier vierge et crée des images et du texte en deux dimensions à partir de rien, l'imprimante 3D crée des objets entièrement réalisés à partir de rien. C'est une procédure fascinante qui peut être utile dans de nombreux domaines.

L'année dernière, James avait déterminé que l'impression 3D n'était plus un mythe. Impression 3D - Sci-Fi, mythe ou réalité? Impression 3D - mythe ou réalité de science-fiction? Un pilier de la science-fiction depuis le début du genre, l’idée de pouvoir créer ses propres objets à la maison est tout à fait fascinante. Qui n'a pas rêvé d'avoir son propre réplicateur qui fabrique des cookies… Read More ou une idée farfelue. Au cours des 12 derniers mois, il a fait ses preuves: l’impression 3D ne fait que commencer. Joignez-vous à moi alors que j'explore les rouages ​​de la technologie d'impression 3D pour apprendre comment elle fonctionne et quels avantages elle pourrait nous apporter en tant que consommateurs.

Bref historique de l'impression 3D

En 1986, un homme du nom de Charles W. Hull avait déposé un brevet pour la stéréolithographie, qui était devenu le premier moyen connu de créer des objets 3D à partir de rien. L'invention de cette méthode a inauguré une nouvelle ère de processus d'usinage. Alors que la plupart des objets sont construits en utilisant un soustractif procédé (c.-à-d., tailler, percer, sculpter, trancher, etc.), l’impression 3D utilise un additif procédé (en ajoutant du matériel).

Les imprimantes 3D sont chères. Les imprimantes traditionnelles à papier et à encre vous coûteront des centaines de dollars, mais les imprimantes 3D vous coûteront des dizaines de milliers de dollars. Heureusement, vous n'avez pas besoin de posséder une imprimante 3D personnelle, car il existe déjà un certain nombre de services permettant d'imprimer des objets 3D pour vous. Si vous êtes intéressé, consultez Shapeways et Sculpteo.

En raison de la nature coûteuse de la stéréolithographie, d’autres formes d’impression 3D ont été mises au point. Ces nouvelles techniques ont leurs propres avantages et inconvénients, mais la plupart d’entre elles sont beaucoup moins chères et plus accessibles à tous..

Techniques d'impression 3D

Stéréolithographie (SLA) est la première technique d’impression 3D développée. Il crée des objets à partir de rien en imprimant des couches et des couches d'un photopolymère particulier sur lui-même. La matière commence sous forme liquide et se change en solide lorsqu'elle est frappée par un faisceau concentré de rayons ultraviolets.

Traitement de la lumière numérique (DLP) est similaire à la stéréolithographie en ce qu’elle utilise la lumière pour durcir un liquide en un solide. Cependant, dans le traitement numérique de la lumière, l'objet commence comme une cuve de liquide plein. Une partie du liquide est exposée à la lumière, qui durcit, puis la plaque de construction est légèrement abaissée. Un autre coup de lumière durcit davantage le liquide, et ce processus se répète. Les restes de liquide sont drainés, laissant derrière eux un modèle solide.

Frittage laser sélectif (SLS) utilise un laser de forte puissance pour fusionner des particules de matériau (plastique, verre, céramique et métal, par exemple) en une masse prenant la forme tridimensionnelle souhaitée..

Fusion par faisceau d'électrons (EBM) est un processus d'impression 3D utilisé pour les pièces métalliques. Le processus se déroule sous vide et commence par étaler une couche de poudre métallique (le plus souvent en titane). Un faisceau d'électrons fait ensuite fondre la poudre en une couche solide. Les objets ainsi créés sont étonnamment denses et forts.

Modélisation multi jets (MJM) fonctionne de manière similaire aux imprimantes InkJet modernes. Il étale une couche de résine en poudre, puis pulvérise une substance colorante semblable à une colle qui durcit la poudre en une seule couche. La modélisation multi-jets est extrêmement utile car elle est rapide et prend en charge l'impression couleur.

Modélisation des dépôts fondus (FDM) utilise une buse d’extrusion chauffée qui fait fondre un matériau (par exemple, du plastique) à la sortie. La buse peut se déplacer horizontalement et verticalement grâce à des commandes assistées par ordinateur. Lorsque le matériau sort de la buse, il durcit presque immédiatement.

Presque toutes les formes d’impression 3D nécessitent un fichier STL. Un fichier STL est un format spécifique de modèle 3D qui permet aux imprimantes 3D de découper facilement et efficacement l’objet en couches individuelles utilisées dans l’impression. La plupart des fichiers STL sont d'abord créés dans un programme de conception assistée par ordinateur (CAD), puis convertis.

Avantages de l'impression 3D

Les imprimantes 3D sont utiles à la fois sur le plan commercial et personnel. Les coûts extraordinaires et le savoir-faire technique nécessaire à la création de modèles STL fonctionnels constituent le seul véritable obstacle à l'impression 3D personnelle. Si vous pouvez surmonter cette bosse initiale, alors vous verrez les nombreux avantages.

Le travail lié à la conception est rendu beaucoup plus rapide et facile avec les imprimantes 3D. Les concepteurs peuvent prendre des concepts et des idées et produire rapidement une représentation tridimensionnelle fonctionnelle appelée prototypage rapide. Au fur et à mesure que la conception évolue, chaque itération peut être prototypée presque immédiatement.

Les entreprises peuvent également tirer parti de l’utilisation d’imprimantes 3D pour la création de leurs produits finaux, et pas seulement de prototypes. Les processus soustractifs aboutissent à beaucoup de déchets, tels que copeaux, débris de forage et morceaux coupés trop petits pour être utilisés n'importe où. Le processus additif d’impression 3D élimine la plupart, sinon toutes les formes de déchets..

La nature de l'impression 3D facilite la personnalisation. Les chaînes de montage typiques exigent que les pièces de différence d'un objet s'emboîtent d'une manière spécifique, sinon la ligne échoue. Avec une imprimante 3D, les personnalisations personnalisées sont effectuées dans le fichier STL. Il n'est pas nécessaire de modifier l'imprimante..

Et le niveau de détail pouvant être atteint grâce à l'impression 3D est phénoménal, sans égal par aucun autre procédé de fabrication, à l'exception des objets conçus et fabriqués entièrement à la main. La précision d'une imprimante 3D peut aller jusqu'à une résolution de 4 microns. C'est plus mince qu'un cheveu humain.

La technologie d'impression 3D ne change pas vraiment le monde, mais elle est certainement fascinante et précieuse. Les entreprises du monde entier utilisent déjà l’impression 3D dans leurs processus de fabrication. Les amateurs impriment déjà des objets singuliers pour leur propre plaisir. Au cours de la prochaine décennie, il est tout à fait possible que nous voyions des imprimantes domestiques qui créent des objets 3D à notre convenance..

Crédit d'image: 4 balles colorées via Shutterstock, diagramme MJM via TurkCADCAM

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