Classification des imprimantes 3d

L’avènement des imprimantes 3D a marqué le début d’une nouvelle ère technologique : il est désormais possible d’imprimer un objet tridimensionnel. Les produits tridimensionnels peuvent être utilisés pour tout, des jouets aux prothèses médicales. Le travail est basé sur modèle numérique (ou dessin) qui est ensuite traduit en sa copie réelle exacte. Ces dispositifs sont disponibles en différentes capacités et configurations, en version domestique ou industrielle. Les types d’imprimantes 3D disponibles aujourd’hui utilisent une grande variété de matériaux pour produire des impressions 3D.

Technologie d’impression 3D

En ce qui concerne la technologie utilisée, il existe une classification spéciale, qui sera utile à tout futur propriétaire d’une imprimante 3d :

• FDM ;
• Polyjet ou MJM ;
• LENS ;
• LOM ;
• ALS ;
• SLS ;
• 3DP ;

FDM

Il s’agit de la technologie la plus populaire dans les appareils en question. Dans le cas du FDM (fused deposition modeling), l’unité presse le consommable à travers une buse spéciale, couche par couche. Il s’agit notamment de :

• des dispositifs de type makerbot ;
• Imprimantes Stratasys ;
• les unités utilisées dans l’industrie culinaire (produits fromagers, pâtes, glaçages) ;
• dispositifs médicaux (gel médical avec cellules vivantes).

Polyjet

MJM (Multi Jet Modeling), qui implique la technique de modélisation multi-jet. Le processus est similaire à celui de l’impression à jet d’encre classique, car le matériau est acheminé par de petites buses (il peut y en avoir plusieurs centaines). Une fois que la couche précédente aura durci et que le modèle 3D donné sera formé.

Les consommables sont des photoplastiques et des plastiques, et une cire spéciale convient également. Les applications typiques sont la production d’implants médicaux, de prothèses dentaires et de moulages.

Il est réaliste d’obtenir des versions multicolores, ainsi que des objets aux propriétés différentes, par exemple, élastique en combinaison avec solide.

L’utilisation de cette technologie présente également des inconvénients : le matériau source est très coûteux et résultat cassant. Les applications typiques sont le prototypage médical et industriel.

LENS

Dans le cas du LASER ENGINEERED NET SHAPPING, le consommable expulsé par la buse se trouve immédiatement au centre du faisceau laser, ce qui peut provoquer un frittage instantané. Utilisation de poudre métallique a contribué à la production d’objets en acier et en titane, permettant l’utilisation d’imprimantes 3D dans l’industrie. De nombreux alliages peuvent en fait être brassés et produits directement dans le processus. C’est ainsi que sont fabriquées, par exemple, les aubes de turbine en titane.

LOM

Avec la fabrication d’objets stratifiés, des feuilles fines et déjà stratifiées sont découpées au laser, collées, frittées ou pressées pour former un objet tridimensionnel. Des objets 3D en plastique, en aluminium et en papier peuvent être imprimés de cette manière.

À propos, le matériau de départ des objets en aluminium est la feuille correspondante – elle est « frittée » par vibration ultrasonique.

Malgré la légèreté du matériau de départ, les modèles en papier sont très durables et leur coût est presque nul. Mais préparez-vous à un niveau élevé de production de déchets. Bien que ce dernier point puisse également être évité en plaçant plusieurs petits objets à la fois sur la même feuille.

ALS

Pour comprendre comment fonctionne la stéréolithographie, il faut imaginer une baignoire remplie de.. polymère liquide. Le faisceau laser passant sur sa surface polymérise la couche. Une fois que l’une des couches est prête, la plate-forme abaisse la pièce pour que le polymère liquide remplisse les interstices. Ensuite, la situation change : la pièce est montée et le laser lui-même est placé en bas.

Le travail avec cette méthode nécessite un traitement de surface pour rectifier et enlever le surplus de matériau. Parfois, le résultat est en plus cuit dans des fours à ultraviolets.

Une telle imprimante ne peut être gardée à la maison :

• en raison de la toxicité du photopolymère ;
• en raison des coûts d’entretien élevés.

SLS

Le frittage sélectif par laser est similaire au processus décrit ci-dessus, mais utilise une poudre cuite au laser au lieu d’un photopolymère. Il n’y a pas lieu de craindre que la pièce se brise au cours du processus. L’acier, le nylon, le bronze, le titane, la céramique, le verre, la cire de fonderie et d’autres matériaux sont tout à fait susceptibles d’être utilisés comme consommables.

Cette technologie implique la création d’objets sophistiqués. Il est parfait pour réaliser tout type de prototype, par exemple, pour les bijoux. La poudre non cuite supportera les éléments en surplomb, ce qui signifie qu’il n’est pas nécessaire de former des boîtiers de support spéciaux.

3DP

La méthode 3DP consiste à appliquer de la colle sur le matériau, suivie d’une couche de poudre fraîche, puis tout recommencer… Le résultat est un matériau qui ressemble à du gypse (grès). En ajoutant de la peinture à cette colle, on obtient des objets colorés. La technologie est sûre pour une utilisation à domicile ou au bureau. Les poudres de verre, d’os, de caoutchouc et même de sciure de bois conviennent pour le matériau.  Peut également être réalisé figures comestibles (avec du chocolat ou du sucre en poudre) – dans ce cas seulement, on utilise une colle alimentaire spéciale.

Non sans inconvénients – le résultat final peut avoir une surface rugueuse et une faible résolution.

Classification des imprimantes par type de matériau

Le consommable utilisé dans la technique détermine les types d’imprimantes 3d. Laser La poudre est frittée et laminée. Jet d’encre L’imprimante 3D colle les couches de la matière première utilisée les unes après les autres, puis le frittage a lieu. L’étape suivante est le refroidissement. On peut y utiliser des types de composants en plastique photopolymère, résines, poudres, silicone, métal et cire. Voyons comment cette technique fonctionne sur différents matériaux.

Poudre

Le principe de cette technique est le suivant

• Sur la base du modèle fourni, la tête d’impression commence à appliquer un agent de liaison spécial à des endroits spécifiques ;
• une poudre est appliquée avec un rouleau fin et frittée sur le matériau.
• puis le processus est répété.

Un tel dispositif est réalisable Construisez-le de vos propres mains – Il suffit d’avoir les bons accessoires. Un autre avantage de cette machine est de travailler avec du métal en poudre.

Gypse

La variante gypse est également remplie de poudres, mais de poudres pertinentes – du gypse au mastic, au ciment, etc. obligatoire agent liant. Ces imprimantes sont le plus souvent utilisées pour la création de décorations intérieures. Une grande variété de produits sont fabriqués ici.

Photopolymère

Dans ce cas, les photopolymères liquides sont utilisés pour la production d’objets. Principe intéressant la création de chiffres. Un laser ultraviolet généré par ordinateur illumine des endroits spécifiques. Ils seront durcis sous l’influence de la lumière ultraviolette. Cette illumination sera également réalisée à travers un photomasque spécialement préparé – mais ici seulement, une lampe à ultraviolets sera utilisée. Le motif changera avec chaque nouvelle couche.

Si la technique choisie est la stéréolithographie, il est possible de bénéficier de la grande précision de l’impression en volume. Le seul inconvénient est la faible vitesse, mais si la précision est cruciale, le temps n’est pas un problème.

Cire

Ce type de machine imprime avec de la cire, un matériau à faible point de fusion. Cette propriété présente l’avantage supplémentaire d’être facile à travailler. C’est pourquoi la clarté et la précision des contours produits sont impeccables.

Comment obtenir une couleur

Afin de réaliser des objets de différentes couleurs, une tête spéciale est utilisée dans la technique. Il existe plusieurs extrudeuses – des composants capables de fusionner et de déposer le consommable utilisé.

La plupart de ces unités sont utilisées dans la fabrication de jouets pour enfants. Une autre utilisation est la création de bijoux design.

Il existe une autre méthode, appelée « sublimation« . Ce type d’imprimante est utilisé lorsqu’une image (par exemple, une photo) doit être transférée sur la surface gaufrée. Pour réaliser le motif, les colorants sont chauffés à des endroits spécifiques. Grâce à l’effet de la température, ils s’évaporent et le motif souhaité subsiste.

Comment choisir une imprimante 3D

Pour choisir une imprimante, il faut d’abord décider de la technologie à utiliser pour l’impression. Un appareil de niveau amateur, et seulement un appareil que le consommateur moyen peut potentiellement acheter, plutôt qu’une entreprise entière, fonctionne sur la base d’un développement appelé Jet de plastique (PJP), Certaines sources y font référence sous le nom de modélisation par dépôt fondu (FDM) ou de fabrication par filament fondu (FFF). C’est essentiellement la même chose.

Matériel pour l’impression amateur

La plupart des plastiques ayant des caractéristiques différentes sont utilisés pour l’impression sur ce type d’appareils. Conditionné sous forme de cordon plastique enroulé sur une bobine ou découpé en pailles. Deux types de plastique sont utilisés dans la production de masse : l’ABS et le PLA.

Plastique ABS Sûr, non toxique, adapté aux produits pour enfants ; en outre, il peut être manipulé en présence d’enfants. Il est solide, il dure longtemps. L’inconvénient du plastique est qu’il perd son aspect commercial au soleil et par grand froid. Il est plus couramment utilisé dans la fabrication de pièces professionnelles.

plastique PLA (polylactide) est plus fragile et ne fonctionne pas aussi bien. Mais il est plus malléable et offre davantage de possibilités de formes complexes. C’est un produit naturel à base de maïs et de canne à sucre. respectueux de l’environnement, 100% biodégradable en composants inoffensifs. Les produits fabriqués en PLA sont résistants à l’abrasion, conservent leur géométrie. Par conséquent, le plastique est idéal pour les pièces mobiles.  En général, il s’agit plutôt d’une version amateur du plastique.

Matériaux alternatifs pour l’impression 3D

En plus du plastique, les matériaux suivants sont utilisés sur ces imprimantes.

1. Acier inoxydable. Utilisé uniquement dans les équipements professionnels. Offre de grandes possibilités pour la fabrication de détails.
2. Bois. Ce n’est pas vraiment du bois, mais un mélange de polymère liant et d’additif pour le bois.  Ce matériau est très cher, il ne nécessite pas de compétences particulières. Les produits fabriqués à partir de ce matériau sont « chauds » et ne se distinguent pas du bois par leur aspect.
3. Résine Cela coûte aussi beaucoup. Les pièces peuvent être imprimées avec une grande précision, avec une excellente qualité de surface – lisse et durable. La résine perd sa transparence lorsqu’elle est exposée au soleil.
4. Nylon. Principalement utilisé pour la production de composants industriels et médicaux.

Important! Lors de l’achat d’un matériau d’impression, il faut tenir compte du fait que la taille de la bobine et l’épaisseur du cordon doivent correspondre aux spécifications de l’imprimante.

Caractéristiques des imprimantes 3D

Pour choisir une imprimante ou effectuer une analyse pour identifier le leader, vous devez comprendre quelles sont les principales caractéristiques des appareils.

1. Zone d’impression. Ce paramètre définit le volume maximum de pièces qui peuvent être créées avec cet équipement. Il est spécifié dans la documentation ou le volume dans le cube.cm ou limites des dimensions linéaires en mm.
2. Résolution d’impression (couche). Il s’agit de l’épaisseur de la couche avec laquelle le matériau est appliqué. Plus la résolution est élevée, plus le plastique est fin, plus les reliefs sont silencieux, plus la qualité de la surface est bonne. Si cette valeur est plus faible, les pièces sont plus « maladroites » et sans aucun détail fin. Ce paramètre peut être réglé par l’opérateur sur certains appareils.
3. Extrudeuse. C’est l’unité de production de l’imprimante, qui est responsable de la préparation (chauffage) et de la distribution de l’encre. Le plastique (ou toute autre matière première) est ramolli à haute température dans une buse et acheminé vers l’imprimante (extrusion). Cet ensemble comprend la buse elle-même, le convoyeur de cordon (filament de plastique), le régulateur de température et le mécanisme de refroidissement. Imprimantes 3D avec une seule extrudeuse par passage. L’imprimante doit avoir au moins 2 ou 3 extrudeuses pour pouvoir imprimer en plusieurs couleurs. Dans les applications industrielles, il est possible de disposer d’une seule unité avec une double buse. Cela coûte cher et les appareils grand public n’en sont pas équipés.
   

   Imprimante 3D avec deux extrudeuses

4. Les imprimantes peuvent se « connecter » à des périphériques externes (un ordinateur, un smartphone ou simplement une mémoire externe) via un port USB et/ou Wi-Fi. Ce n’est pas toujours une condition préalable à l’exploitation.
5. Micrologiciel de l’imprimante (logiciel). Il est prédéfini par défaut. Il est chargé de reconnaître, traiter et imprimer au format stl. Ces fichiers sont créés dans des programmes professionnels comme Sketchup et Autodesk Inventors Fusion.
6. Caractéristiques supplémentaires. L’ergonomie, la conception et d’autres détails n’interfèrent pas avec les processus de travail dans une imprimante, mais déterminent souvent son coût.

Les imprimantes 3D peuvent être fournies en tant qu’appareil assemblé ou en format DIY. La deuxième option coûte beaucoup moins cher.

En résumé

L’impression 3D séduit un grand nombre de personnes qui s’y intéressent par curiosité personnelle ou à des fins de production. Pour ceux qui n’ont pas d’expérience dans ce domaine, il ne sera pas difficile d’apprendre l’art de l’impression en volume, qu’il s’agisse de cours virtuels ou réels. Plus important : pour quelle application spécifique cette machine doit-elle être achetée ?. Une hiérarchisation correcte des priorités, associée à la connaissance de la technologie utilisée pour l’application en question, permet d’exploiter tout le potentiel de la technologie.