L’impression 3D ou la fabrication additive est un processus de fabrication d’objets solides tridimensionnels 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 vue comme une section transversale finement tranchée de l’objet.
L’impression 3D est à l’opposé de la fabrication soustractive. La fabrication soustractive consiste à découper/évider une pièce de métal ou de plastique à l’aide d’une fraiseuse, par exemple.
L’impression 3D permet de produire des formes complexes en utilisant moins de matériau que les méthodes de fabrication traditionnelles.
Comment fonctionne l’impression 3D ?
Tout commence par un modèle 3D. Vous pouvez choisir d’en créer un de toutes pièces ou de le télécharger à partir d’une bibliothèque 3D.
Logiciel 3D
Il existe de nombreux outils logiciels différents. De qualité industrielle ou open source. Nous en avons créé un aperçu sur notre page consacrée aux 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 offre des leçons pour débutants et possède une fonction intégrée pour exporter votre modèle en tant que 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 découpage en tranches.
Découpage en tranches : Du fichier imprimable à l’imprimante 3D
Le tranchage consiste essentiellement à découper un modèle 3D en centaines ou milliers de couches.
Lorsque votre fichier est découpé en tranches, il est prêt pour votre imprimante 3D. L’envoi du fichier à votre imprimante peut se faire par USB, SD ou Wi-Fi. Votre fichier découpé en tranches est maintenant prêt à être imprimé en 3D couche par couche.
L’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 dans leur chaîne d’approvisionnement. Font désormais partie d’une minorité de moins en moins nombreuse. Alors qu’à ses débuts, l’impression 3D ne convenait qu’au prototypage et à la fabrication de pièces uniques. Elle se transforme rapidement en une technologie de production.
La plupart des demandes actuelles d’impression 3D sont de nature industrielle. Acumen Research and Consulting prévoit que le marché mondial de l’impression 3D atteindra 41 milliards de dollars d’ici 2026.
Au fur et à mesure de son évolution, la technologie d’impression 3D est destinée à transformer presque toutes les grandes industries. Elle a changé 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 elle est utilisée dans presque toutes les industries imaginables. Il est important de la considérer comme un ensemble d’industries diverses avec une myriade d’applications différentes.
Quelques exemples :
- produits de consommation (lunettes, chaussures, design, mobilier)
- matériels industriels (outils de fabrication, prototypes, pièces fonctionnelles d’utilisation finale)
- prothèses dentaires
- modèles et maquettes d’architecture
- la reconstitution de fossiles
- reproduction d’artefacts anciens
- reconstitution de preuves en pathologie médico-légale
- accessoires de cinéma
Prototypage et fabrication rapides
Les entreprises utilisent des imprimantes 3D dans leur processus de conception. Par exemple pour créer des prototypes depuis la fin des années 70. Le prototypage rapide utilise l’imprimantes 3D.
Pourquoi utiliser des imprimantes 3D pour le prototypage rapide ?
En bref : c’est rapide et relativement bon marché. De l’idée au modèle 3D en passant par le prototype dans vos mains. C’est une question de jours et non de semaines. Les itérations sont plus faciles et moins chères à réaliser et vous n’avez pas besoin de moules ou d’outils coûteux.
La fabrication rapide utilise aussi l’impression 3D. La fabrication rapide est une nouvelle méthode de fabrication. Les entreprises utilisent des imprimantes 3D pour la fabrication personnalisée à court terme ou en petits lots.
Automobile
Les constructeurs automobiles utilisent l’impression 3D depuis longtemps. Car les entreprises automobiles impriment des pièces de rechange, des outils, des gabarits et des montages. Mais aussi des pièces d’utilisation finale. L’impression 3D a permis la fabrication à la demande. Ce qui a entraîné une diminution des niveaux de stock et a raccourci les cycles de conception et de production.
Les passionnés d’automobile du monde entier utilisent des pièces imprimées en 3D pour restaurer de vieilles voitures. Par exemple, des ingénieurs australiens ont imprimé des pièces pour redonner vie à une Delage Type-C. Pour ce faire, ils ont dû imprimer des pièces à l’aide d’une imprimante 3D. Grâce à l’impression 3D, ils ont dû imprimer des pièces qui étaient hors production depuis des décennies.
Aviation
L’industrie aéronautique utilise l’impression 3D de nombreuses manières différentes. L’exemple suivant marque une étape importante dans la fabrication par impression 3D. GE Aviation a donc imprimé en 3D 30 000 buses de carburant en cobalt-chrome pour ses moteurs d’avion LEAP. Ils ont alors atteint ce jalon en octobre 2018. Si l’on considère qu’ils en produisent 600 par semaine sur quarante imprimantes 3D. Il est probable que ce chiffre soit bien plus élevé maintenant.
Une vingtaine de pièces individuelles qui devaient donc auparavant être soudées. Sont alors consolidées en un seul composant imprimé en 3D qui pèse 25% de moins et est cinq fois plus résistant. Le moteur LEAP est donc le moteur le plus vendu dans l’industrie aérospatiale. En raison de son haut niveau d’efficacité. GE économise 3 millions de dollars par avion en imprimant en 3D les buses de carburant. Cette seule pièce imprimée en 3D génère donc des centaines de millions de dollars de bénéfices financiers.
Un dernier exemple pour l’aviation
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. Ces derniers maintiennent la cuisine arrière sur la cellule. Ils sont aussi imprimés en 3D par une société appelée Norsk Titanium. Norsk a choisi de se spécialiser dans le titane. Le titane a un rapport résistance/poids très élevé et il est plutôt cher. Donc ce qui signifie que la réduction des déchets permise par l’impression 3D a un impact financier plus important. Au contraire des métaux moins chers où les coûts des déchets de matériaux sont plus faciles à absorber.
Plutôt que de fritter de la poudre métallique à l’aide d’un laser. Comme c’est le cas pour la plupart des imprimantes 3D métalliques. La Norsk Merke 4 utilise un arc plasma pour faire fondre un fil métallique. Un processus appelé dépôt rapide de plasma (une forme de dépôt d’énergie dirigée). Ce processus peut donc déposer jusqu’à 10 kg de titane par heure. Une pièce en titane de 2 kg nécessite généralement un bloc de titane de 30 kg pour être usinée. Ce qui génère 28 kg de déchets. Mais l’impression 3D de la même pièce ne nécessite que 6 kg de fil de titane.
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