LA TECHNOLOGIE D’IMPRESSION 3D

Histoire

Inventée dans les années 1980, la technologie d’impression 3D – également appelée fabrication additive – est le processus de fabrication d’un objet en déposant un matériau, une couche à la fois.

Le 16 juillet 1984, le 1^er brevet sur la « fabrication additive » est déposé, par trois Français pour le compte de la Compagnie industrielle des lasers Cilas Alcatel. Deux semaines plus tard, l’américain Charles Hull appelé Chuck brevète la technique de stéréolithographie SLA pour StéréoLithographie Apparatus.

Principe de l’impression 3D

L’impression 3D ou fabrication additive regroupe les procédés de fabrication de pièces en volume par ajout de matière en couches successives depuis une modélisation 3D. Par opposition à la fabrication soustractive.

Quelle est la différence avec l’impression à 2D ? Le principe reste proche de celui d’une imprimante 2D classique à cette grande différence près. C’est l’empilement des couches qui crée le volume. Elle est utilisée dans des domaines aussi variés que le prototypage, l’industrie, l’aéronautique, la construction, l’armée, la bio-impression ou l’alimentation.

Ce type d’impression permet de réaliser un objet réel : un concepteur dessine l’objet 3D grâce à un outil de conception assistée par ordinateur (CAO). Le fichier 3D obtenu est traité par un logiciel spécifique qui organise le découpage en tranches des différentes couches nécessaires à la réalisation de la pièce. Le découpage est envoyé à l’imprimante 3D qui dépose ou solidifie la matière couche par couche jusqu’à obtenir la pièce finale.

De la même manière qu’une imprimante à jet d’encre ajoute des points d’encre individuels pour former une image. Une imprimante 3D ajoute du matériel là où il est nécessaire, en fonction d’un fichier numérique.

Avec certains procédés d’impression 3D, environ 98% de la matière première est utilisée dans la pièce finie. La méthode peut être utilisée pour fabriquer de petits composants en utilisant des plastiques et des poudres métalliques. Certains expérimentant avec du chocolat et d’autres aliments, ainsi que des biomatériaux similaires aux cellules humaines.

Des applications de plus en plus étendues

Les imprimantes 3D ont sont utilisées pour fabriquer pratiquement tout, des prothèses aux robots. Le domaine de la médecine profite aussi de l’impression 3D, avec la création d’un matériau semblable à un os ou encore la création de prothèses et implants (hanches artificielles, bras, appareils dentaires et auditifs personnalisés) et exosquelettes personnalisés. L’exemple le plus récent est celui de l’impression d’une oreille à partir de cellules souche destinée à une greffe.

Le processus standard suit ces étapes de base

· Création d’un plan 3D à l’aide d’un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO)

· Préparation de l’imprimante, y compris le remplissage des matières premières telles que les plastiques, les poudres métalliques et les solutions de liaison.

· Lancement du processus d’impression via la machine, qui construit l’objet.

· Les procédés de cette impression peuvent varier, mais l’extrusion de matériau est la plus courante, et elle fonctionne comme un pistolet à colle: le matériau d’impression est chauffé jusqu’à ce qu’il se liquéfie et soit extrudé à travers la buse d’impression.

· À l’aide des informations du fichier numérique, la conception est divisée en sections transversales bidimensionnelles afin que les imprimeurs sachent où placer le matériau.

· La buse dépose le polymère en couches minces, souvent de 0,1 millimètre d’épaisseur.

· Le polymère se solidifie rapidement, se liant à la couche inférieure avant que la plate-forme de construction ne s’abaisse et que la tête d’impression ajoute une autre couche. Selon l’objet, l’ensemble du processus peut prendre de quelques minutes à quelques jours.

· Une fois l’impression terminée, chaque objet nécessite des opérations post-traitement. Allant du décompressage de l’objet de la plate-forme de construction au retrait du support, en passant par l’élimination des poudres en excès.