L‘imprimante 3D professionnelle permet de fabriquer des pièces fonctionnelles pour beaucoup de secteurs industriels comme l’aéronautique, l’automobile, le médical…
A noter que dans l’industrie, l’impression 3D, terme grand public, est souvent appelé fabrication additive.

Fonctionnement d’une imprimante 3D professionnelle

Il n’existe pas une seule technique d’impression 3D, mais plusieurs qui comportent chacune de nombreuses variantes.
Chacune nécessite des équipements et des matériaux techniques différents, il en résulte donc des différences sensibles quant aux résultats.

Nous classerons ces procédés dans 3 grandes familles :

  • les procédés basés sur la photopolymérisation (un matériau liquide est solidifié grâce à la lumière),
  • ceux fonctionnant par liage de poudre (un liant vient encoller des particules)
  • et ceux fonctionnant par dépôt progressif de matière.

Principe général

Avant d’aborder ces différentes techniques, quelques notions de bases à retenir.
Le fonctionnement est d’ajouter de la matière, et non de la soustraire comme la plupart des techniques traditionnelles (fraisage, découpe…).
Toutes les imprimantes 3D réalisent des pièces, en déposant puis en solidifiant une matière, couche par couche, jusqu’à l’obtention de l’objet final.

Pendant la phase de fabrication, un ordinateur fournit les données à la machine.
Ces données sont issues d’un fichier 3D, prérequis indispensable.
Ce fichier est conçu par un concepteur qui dessine la pièce en 3D grâce à un logiciel de modélisation 3D.
Celui-ci peut-être aussi généré via un scanner 3D.

Il existe différents logiciels plus ou moins adaptés (OpenSCAD, FreeCAD, Blender …) pour l’impression 3D.
Mais, dans tous les cas, les fichiers STL sont les seuls acceptés par toutes les imprimantes 3D.

L’impression 3D par photopolymérisation

La photopolymérisation est un procédé d’impression 3D qui utilise des polymères liquides capables de se solidifier à la lumière.
Elle est à la base de la plus ancienne technique d’impression 3D, la stéréolithographie.
Elle est aussi employée dans les technologies DLP (Digital Light Processing) et PolyJet.
Souvent associées à un laser ou à un projecteur DLP, certaines machines utilise un écran LCD pour solidifier la résine liquide.

La stéréolithographie

Solidification d’un liquide par rayon laser.
La stéréolithographie (ou SLA) est la première technique d’impression 3D à avoir vu le jour, mise au point en 1986 par l’entreprise 3D Systems.
Un rayon laser ultraviolet permet de solidifier couche par couche des photopolymères liquides.

Le procédé DLP

Du projecteur à l’objet solide.
Tout comme la stéréolithographie, la DLP (Digital Light Processing) fonctionne aussi par exposition de polymères liquides à la lumière.
Ce procédé a été utilisé pour la première fois par la société EnvisionTEC, un équipementier allemand spécialisé dans le prototypage rapide.
Celui-ci souhaitait s’en servir pour investir les marchés de la prothèse dentaire, de la bijouterie et des aides auditives.
Depuis, la société EnvisionTEC a développé la technologie Scan, Spin et Selective Photocure (3SP) qui permet de fabriquer des objets plus grands.

La technologie Polyjet

Mise en œuvre en 1999 par l’entreprise Objet, la technologie PolyJet emploie elle aussi la technique de photopolymérisation.
Mais la façon de faire est tout à fait différente de la SLA et de la DLP.
Nous y reviendrons, plus tard, dans un article dédié.

L’impression 3D par liage de poudre

L’impression 3D par liage de poudre regroupe les procédés de frittage laser SLS et DMLS, ainsi que les techniques E-Beam, EBF3 et 3DP.
Leur particularité est d’utiliser la poudre (exemple : la poudre d’alumide ) en tant que matériau de base, qui est fusionnée selon des techniques variées.
Le principal avantage de la poudre est d’offrir une grande diversité de matériaux pouvant être imprimés, le métal étant l’une des grandes avancées du domaine.

En conclusion, que ce soit pour réaliser des pièces imprimées, en petites séries, prototypage rapide via des procédés comme le frittage laser, ou à plus grande échelle, les imprimantes 3D sont de plus en plus présentes.

L’impression 3D par dépôt de matière fondue

Les techniques que nous venons de présenter se servent de la lumière ou d’un liant pour solidifier le matériau, liquide ou en poudre.
Il existe un autre type d’impression 3D, consistant à déposer la matière au fur et à mesure. Il s’agit de la technique du dépôt de filament fondu ou FDM (Fused Deposition Modeling).Les imprimantes 3D les plus abordables utilisent ce principe comme les Ultimaker, Zortrax m200, Zortrax m300…(liste non exhaustive).
Les matériaux utilisés par la FDM sont le filament PLA , ABS, et autres thermoplastiques.
A noter que pour d’autres matériaux que le PLA, une imprimante sans plateau chauffant aura du mal à donner satisfaction.