L’impression 3D

L’impression 3D est une technologie additive utilisée pour la fabrication de pièces. Elle est « additive » dans le sens où les objets physiques sont créés sans l’utilisation d’un bloc de matériau ou d’un moule ; au lieu de cela, des couches de matériau sont empilées et fusionnées. Elle est d’habitude plus rapide, a des coûts d’installation fixes moins élevés et peut créer des géométries plus complexes que les technologies « traditionnelles », ainsi qu’une liste de matériaux qui ne cesse de s’allonger. Elle est largement utilisée dans l’industrie mécanique, en particulier pour le prototypage et la conception de géométries légères.

Le terme « impression 3D » est généralement associé à la culture maker, aux bricoleurs et aux amateurs, aux imprimantes de bureau, aux technologies d’impression accessibles telles que le FDM et aux matériaux bon marché tels que l’ABS et le PLA (tous ces termes sont expliqués ci-dessous). Cela est dû en grande partie à la démocratisation de l’impression 3D grâce à des machines de bureau abordables issues du mouvement RepRap, telles que les premières MakerBot et Ultimaker, qui ont également contribué à l’explosion de l’impression 3D en 2009.

En revanche, la fabrication additive (de l’anglais additive manufacturing) est presque exclusivement associée à des applications commerciales et industrielles.

Le « prototypage rapide » est un autre terme utilisé pour décrire la technologie de l’impression 3D. Ce terme remonte aux premiers jours de l’impression 3D, lorsque la technologie a été introduite pour la première fois. Lorsque les techniques d’impression 3D ont été développées pour la première fois dans les années 1980, elles étaient connues sous le nom de technologies de prototypage rapide parce qu’elles ne convenaient qu’aux prototypes plutôt qu’aux pièces de production. Ces dernières années, l’impression 3D est devenue une excellente solution pour un large éventail de pièces de production, tandis que d’autres technologies de fabrication (telles que l’usinage CNC) sont devenues plus abordables et plus accessibles pour le prototypage. Si certaines personnes utilisent encore le terme « prototypage rapide » pour désigner l’impression 3D, cette expression est désormais utilisée pour désigner tous les types de prototypage très rapide.

L’impression 3D a d’abord été un moyen d’accélérer le développement de produits industriels grâce à un prototypage plus rapide. Bien qu’il y ait eu quelques brevets antérieurs, Chuck Hull est largement considéré comme l’inventeur de l’imprimante 3D grâce à son appareil de stéréolithographie (SLA), breveté en 1984.

Fondations

La célébrité de Chuck n’a pas empêché le développement simultané de plusieurs technologies à la fin des années 1980. Plusieurs entreprises ont été fondées à cette époque, qui ont joué un rôle essentiel dans l’avancement de la technologie.

• 1981 - Le Japonais Hideo Kodama a obtenu le premier brevet en 1981 pour un appareil qui utilise la lumière UV pour polymériser les photopolymères. Il l’a conçu pour le « prototypage rapide » afin de créer des modèles et des prototypes, mais il n’a pas suscité d’intérêt et le brevet a été abandonné.
• 1984 - Les inventeurs français Alain Le Mehaute, Olivier de Witte et Jean-Claude André déposent un brevet qui, comme celui de Hideo, utilise la lumière UV pour polymériser les photopolymères. General Electric a abandonné le brevet, invoquant l’absence de potentiel commercial significatif.
• 1984 - Quelques semaines seulement après Le Mehaute, l’Américain Charles « Chuck » Hull dépose son propre brevet pour un « appareil de production d’objets tridimensionnels par stéréolithographie », inventant ainsi le terme « stéréolithographie ».
• 1987 - Hull a inventé le fichier STL et, la même année, a fondé 3D Systems.
• 1987 - L’Américain Carl Deckard a déposé un brevet pour le frittage sélectif par laser (SLS) et a cofondé la société Desktop Manufacturing (DTM) Corp. rachetée par 3D Systems en 2001.
• 1989 - L’Américain S. Scott Crump a déposé un brevet pour la technique de modélisation par dépôt de matière fondue (Fused Deposition Modeling - FDM) en 1989 et a cofondé Stratasys avec son épouse la même année.

Commercialisation

De la fin des années 1980 au début des années 1990, le secteur a connu une commercialisation rapide. Les premières machines étaient grandes et coûteuses, et leurs créateurs étaient en concurrence pour les contrats de prototypage industriel avec des fabricants de masse dans les secteurs de l’automobile, de l’aérospatiale, de la santé et des biens de consommation.

• 1987 - 3D Systems présente la « SLA-1 », la première imprimante SLA commerciale.
• 1992 - DTM lance la première imprimante SLS commerciale, la « Sinterstation 2000 ».
• 1994 - La société allemande Electro Optical Systems (EOS), fondée en 1989, dévoile son « EOSINT M160 », la première imprimante 3D métallique commerciale.

Démocratisation

Au début des années 2000, la concurrence féroce pour les bénéfices, les progrès de la science des matériaux et l’expiration de nombreux brevets ont créé un environnement dans lequel l’impression 3D est devenue abordable pour le grand public. C’est durant cette décennie que l’impression 3D a gagné en popularité dans l’imagination du public ; la fabrication, qui était auparavant le domaine de l’industrie lourde et des grandes fortunes, est devenue accessible au plus grand nombre.

• 2005 - Le projet open-source RepRap Project (pour « Replicated Rapid Prototyper ») a été lancé en 2005 dans le but de créer des imprimantes 3D autoréplicatives capables d’imprimer leurs propres pièces, ce qui a suscité un regain d’intérêt du public pour cette technologie.
• 2009 - MakerBot a lancé son imprimante 3D de bureau, la « Cupcake CNC », en 2009, après que les principaux brevets FDM ont été rendus publics. Elle coûtait des centaines de dollars, et non des milliers. Tous les composants étaient téléchargés à partir de Thingiverse, un site Web dédié au partage de fichiers de conception numérique créés par les utilisateurs.
• 2012 - Formlabs lance la « Form 1 », la première imprimante SLA abordable, avec une campagne Kickstarter record qui a permis de récolter 2,95 millions de dollars.
• 2013 - Protolabs Network se lance en tant que service d’impression 3D peer-to-peer, permettant des transactions à grande échelle entre les personnes qui achètent des impressions et celles qui utilisent des machines. Il s’est rapidement développé pour devenir la plus grande plateforme d’impression 3D au monde, avec plus de 50 000 « hubs » d’impression, avant de se recentrer sur l’aide aux entreprises clientes en rendant toutes les formes de fabrication sur mesure plus accessibles.
• 2014 - Les principaux brevets SLS sont rendus publics, ce qui engendre une multitude de nouvelles entreprises qui développent des imprimantes SLS plus petites et plus abordables.

Maturité

Depuis 2018, le battage médiatique autour de l’impression 3D s’est estompé, mais l’intérêt pour les applications commerciales destinées aux entreprises de toutes tailles n’a jamais été aussi grand. Aujourd’hui, des milliers d’entreprises utilisent la technologie de l’impression 3D pour fabriquer des imprimantes et fournir un large éventail de services.

En savoir plus sur l’histoire de l’impression 3D

Il y a de nombreux articles, la plupart sont des lectures divertissantes. Pour ceux qui veulent vraiment plonger profondément dans l’histoire, Wikipedia et Wohler Associates sont les meilleures ressources.

• Wikipedia - 3D printing
• Rapport Wohlers 2016 - Histoire de la fabrication additive (disponible en anglais)

La fabrication additive n’existant que depuis les années 1980, les méthodes de fabrication précédentes sont communément appelées « fabrication traditionnelle ». Pour comprendre les principales différences entre la fabrication additive et la fabrication traditionnelle, divisons toutes les méthodes en trois catégories : la fabrication additive, la fabrication soustractive et la fabrication formative.

Fabrication additive

La fabrication additive crée des objets en 3D en déposant et en fusionnant des couches de matériaux en 2D..

Cette méthode ne nécessite pratiquement pas de temps de préparation ni de coûts, ce qui la rend idéale pour le prototypage. Les pièces peuvent être produites rapidement et jetées après usage. L’un des principaux avantages de l’impression 3D est l’aptitude à produire des pièces dans presque n’importe quelle géométrie. L’une des principales limites de l’impression 3D est que la plupart des pièces sont intrinsèquement anisotropes ou ne sont pas totalement denses, ce qui signifie qu’elles n’ont pas les propriétés matérielles et mécaniques des pièces produites à l’aide de techniques soustractives ou formatives. Les différentes impressions d’une même pièce sont également sujettes à des variations mineures dues aux fluctuations des conditions de refroidissement ou de durcissement, ce qui limite la cohérence et la répétabilité.

Fabrication soustractive

La fabrication soustractive, telle que le fraisage et le tournage, crée des objets en enlevant (en usinant) de la matière à partir d’un bloc solide, également appelé « ébauche ».

Presque tous les matériaux peuvent être usinés sous une forme ou une autre, ce qui en fait une technique populaire. En raison du niveau de contrôle sur tous les aspects du processus, cette méthode permet de produire des pièces extrêmement précises avec une grande répétabilité. La plupart des conceptions nécessitent une fabrication assistée par ordinateur (FAO) pour tracer des trajectoires d’outils personnalisées et un enlèvement de matière efficace, ce qui augmente le temps de préparation et les coûts ; toutefois, pour la majorité des conceptions, il s’agit de la méthode de production la plus rentable. La principale limite de la fabrication soustractive est que l’outil de coupe doit pouvoir atteindre toutes les surfaces afin d’enlever de la matière, ce qui limite considérablement la complexité de la conception. Bien que des machines telles que les machines à 5 axes atténuent certaines de ces contraintes, les pièces complexes doivent toujours être réorientées au cours du processus d’usinage, ce qui ajoute du temps et des coûts. La fabrication soustractive est également un processus qui entraîne un gaspillage, car de grandes quantités de matériaux sont enlevées pour obtenir la géométrie finale de la pièce.

Fabrication formative

La fabrication formative, qui comprend le moulage par injection et l’emboutissage, consiste à donner une forme à des matériaux à l’aide de la chaleur et/ou de la pression.

Les techniques de formage visent à réduire le coût marginal de la production de pièces individuelles ; toutefois, la création de moules ou de machines uniques utilisés dans le processus de production entraîne des coûts d’installation extrêmement élevés. Néanmoins, ces techniques peuvent produire des pièces dans une large gamme de matériaux (y compris les métaux et les plastiques) avec une répétabilité presque parfaite, ce qui en fait l’option la plus rentable pour la production en grande quantité.

Comparaison de ces méthodes

La fabrication est complexe et les dimensions sont trop nombreuses pour pouvoir comparer réellement une méthode à une autre. Il est pratiquement impossible d’optimiser simultanément tous les aspects du coût, de la vitesse, de la complexité géométrique, des matériaux, des propriétés mécaniques, de l’état de surface, des tolérances et de la répétabilité. Dans des situations aussi complexes, l’heuristique et les règles empiriques sont plus utiles.

• La fabrication additive est idéale pour les faibles volumes, les conceptions complexes et les délais d’exécution rapides.
• La fabrication soustractive fonctionne mieux avec des volumes moyens, des géométries simples, des tolérances serrées et des matériaux durs.
• La fabrication formative est meilleure pour la production à grande échelle de pièces identiques.

Le coût par pièce est généralement le facteur décisif pour déterminer le meilleur procédé de fabrication. À titre d’estimation approximative, les coûts unitaires par méthode peuvent être visualisés comme dans la figure ci-dessous:

L’impression 3D et l’usinage CNC

Chaque année, l’impression 3D devient plus économique et, dans certains cas, elle commence à concurrencer le moulage par injection en termes de rentabilité. Toutefois, l’impression 3D et l’usinage CNC sont généralement considérés comme interchangeables pour des tâches spécifiques. C’est pourquoi nous avons rédigé un guide (disponible en anglais) détaillé pour les comparer. Apprenez-en plus sur l’impression 3D et l’usinage CNC.

Les technologies d’impression 3D sont si nombreuses sur le marché qu’il peut être difficile de s’y retrouver. L’Organisation internationale de normalisation a élaboré la norme ISO/ASTM 52900 pour normaliser la terminologie en pleine expansion de l’impression 3D. Nous avons compilé un glossaire des termes relatifs à l’impression 3D.

Les imprimantes 3D peuvent être catégorisées en fonction de plusieurs types de processus :

1. Polymérisation en cuve : le photopolymère liquide est durci par la lumière
2. Extrusion de matériau : le thermoplastique fondu est déposé à travers une buse chauffée
3. Fusion sur lit de poudre : les particules de poudre sont fusionnées par une source d’énergie élevée
4. Jet de matière : des gouttelettes d’agent de fusion photosensible liquide sont déposées sur un lit de poudre et durcies par la lumière
5. Jet de liant : des gouttelettes d’agent liant liquide sont déposées sur un lit de matériaux granulés, qui sont ensuite frittés ensemble
6. Dépôt direct d’énergie : dépôt et fusion simultanés de métal en fusion
7. Lamination de feuille : des feuilles individuelles de matériau sont coupées à la forme voulue et laminées ensemble. Procédés d’impression 3D

Il existe sept principaux procédés d’impression 3D. Chaque type de processus a son propre ensemble de technologies, et pour chaque technologie unique, il existe de nombreuses marques qui vendent des imprimantes similaires.

Photopolymérisation en cuve

La photopolymérisation se produit lorsqu’une résine photopolymère est exposée à des longueurs d’onde spécifiques de la lumière et se solidifie.

La photopolymérisation en cuve comprend des procédés de fabrication additive tels que la stéréolithographi (SLA), le traitement par lumière directe (DLP) et le traitement par lumière directe en continu (CDLP). La SLA crée un objet en polymérisant sélectivement une résine polymère couche par couche à l’aide d’un faisceau laser ultraviolet (UV). Le DLP est similaire au SLA, mais il utilise un écran de projection de lumière numérique pour afficher une seule image de chaque couche à la fois. Le CDLP est semblable au DLP, mais la plaque de construction se déplace continuellement vers le haut. Tous les procédés de photopolymérisation en cuve peuvent produire des détails fins et des finitions de surface tout en douceur, ce qui les rend adaptés à la bijouterie et aux applications médicales.

Avantages

• Surface lisse
• Détails fins
• Idéale pour le prototypage d’IM

Limites

• Fragile
• Nécessite généralement des supports
• Sensible aux UV
• Post-traitement important requis

Fusion sur lit de poudre

Les technologies de fusion sur lit de poudre (PBF) utilisent une source de chaleur pour induire la fusion (frittage ou fusion) entre les particules d’une poudre de plastique ou de métal, une couche à la fois. Cette technologie comprend le frittage sélectif par laser (SLS), la fusion par faisceau d’électrons (EBM) et la fusion à jets multiples. Les procédés d’impression 3D de métaux tels que la fusion sélective par laser (SLM) et le frittage direct par laser de métaux (DMLS) utilisent la fusion sur lit de poudre pour lier de manière sélective les particules de poudre métallique.

Avantages

• Pièces solides (nylon)
• Géométrie complexe
• Évolutif (s’adapte à la taille)
• Pas de support

Limites

• Temps de production plus long
• Coût plus élevé (machines, matériau, fonctionnement)

Extrusion de matériau

Les technologies d’extrusion de matériaux déposent des couches de matériaux à travers une buse et sur une plaque de construction. Cette catégorie comprend la modélisation par dépôt de matière fondue (FDM), qui est la technologie d’impression 3D la plus répandue.

Avantages

• Rapide
• Faible coût
• Thermoplastiques communs

Limites

• Finition de surface rugueuse
• Anisotrope
• Nécessite généralement des supports
• Non évolutif
• Précision limitée

Jet de matière

Les technologies de jet de matière utilisent la lumière UV ou la chaleur pour durcir les photopolymères, les métaux ou la cire, ce qui permet de construire des pièces couche par couche. D’autres types de jets de matière incluent le jet de nanoparticules (NPJ) et la « goutte à la demande » ou « dépôt à la demande » (drop on demand, DOD).

Avantages

• Prototypes réalistes
• Excellents détails
• Haute précision
• Finition de surface lisse

Limites

• Coût élevé
• Propriétés mécaniques fragiles

Jet de liant

Le jet de liantutilise une tête d’impression industrielle pour appliquer un agent adhésif liant sur de fines couches de matériau en poudre. Contrairement à d’autres technologies d’impression 3D, la projection de liant ne nécessite pas de chaleur.

Avantages

• Options de quadrichromie
• Gamme de matériaux
• Pas de support
• Pas de déformation ni de rétrécissement

Limites

• Faible résistance des pièces
• Moins précis que le jet de matière

Dépôt direct d’énergie

Le dépôt direct d’énergie (DED) permet de produire des objets tridimensionnels en faisant fondre des poudres au fur et à mesure qu’elles sont déposées. Il est principalement utilisé avec des poudres ou des fils métalliques et est communément appelé dépôt de métal. Cette catégorie comprend également les formes nettes obtenues par laser (LENS) et la fabrication additive par faisceau d’électrons (EBAM).

Avantages

• Pièces solides
• Gamme de matériaux
• Pièces plus grandes

Limites

• Coût élevé
• Finition de surface médiocre

Lamination de feuille

Cette technologie permet d’empiler et de laminer de fines feuilles de matériau pour créer des pièces. Il existe plusieurs types de laminage : le collage, le soudage par ultrasons et le brasage.

Avantages

• Rapide
• Faible coût
• Aucune structure de support requise
• Couches de matériaux multiples

Limites

• Un post-traitement est requis
• Matériaux limités
• Finition variable

L’ensemble des technologies de fabrication additive peut être résumé dans un simple diagramme en arbre (ci-dessous):

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Notre article sur les sept types officiels d’imprimantes 3D The Seven Official Types Of 3D Printers disponible en anglais), donne un aperçu général du fonctionnement de chaque type d’imprimante, des matériaux disponibles, du coût et de la vitesse d’impression, des propriétés géométriques (taille, complexité et résolution), des propriétés mécaniques (précision, résistance et état de surface) et des applications courantes.

Vous recherchez des informations plus approfondies sur ce sujet ? Nous avons également rédigé un manuel (disponible en anglais) sur l’impression 3D. Si vous souhaitez en savoir plus sur les principes fondamentaux de l’impression 3D, ce manuel est fait pour vous.

Il peut être difficile de choisir le meilleur procédé d’impression 3D pour une pièce spécifique, car il existe souvent plusieurs procédés adaptés, chacun présentant de légères variations en termes de coût et de rendement. En règle générale, trois aspects importants doivent être considérés.

• Les propriétés requises des matériaux sont la résistance, la dureté, la résistance aux chocs, etc.
• Les exigences fonctionnelles et visuelles comprennent une surface tout en douceur, la solidité et la résistance à la chaleur.
• Les capacités de l’impression 3D comprennent la précision, la taille de construction, etc.

Cela correspond aux trois méthodes les plus courantes pour sélectionner le processus approprié en fonction de :

• matériau requis,
• fonctionnalité ou aspect visuel requis,
• précision ou taille de construction requise.

Pour en savoir plus sur l’utilisation de ces méthodes, consultez notre guide complet sur le choix du meilleur procédé d’impression 3D Selecting the right 3D printing process - disponible en anglais. Les guides de comparaison suivants (disponibles en anglais) vous aideront également à prendre votre décision :

• HP MJF vs. SLS: A 3D printing technology comparison (HP MJF et SLS : une comparaison des technologies d’impression 3D)
• Industrial SLA/DLP vs. desktop SLA/DLP (SLA/DLP industriel et SLA/DLP de bureau)
• Industrial FDM vs. desktop FDM (FDM industriel et FDM de bureau)

Chaque année, le nombre de matériaux d’impression 3D disponibles augmente rapidement. En effet, la demande du marché pour des matériaux et des propriétés mécaniques spécifiques stimule les progrès de la science des matériaux. Il est donc impossible de fournir une vue d’ensemble de tous les matériaux d’impression 3D, mais chaque processus d’impression 3D n’est compatible qu’avec des matériaux spécifiques, ce qui permet de faire quelques généralisations simples.

Les métaux, les composites et les céramiques peuvent tous être imprimés en 3D, mais les polymères thermoplastiques et thermodurcissables sont de loin les plus populaires.

Une autre façon de classer les matériaux est de se baser sur leurs propriétés : bon marché, résistant aux produits chimiques, dissoluble, flexible, durable, résistant à la chaleur, rigide, résistant à l’eau et résistant aux UV. De nombreuses applications industrielles nécessitent des plastiques durables comme le Nylon 12, tandis que la plupart des applications amateurs utilisent du PLA ou de l’ABS, les matériaux les plus courants utilisés dans l’impression 3D FDM. Ces articles (disponibles en anglais) fournissent un aperçu plus approfondi de chacun des principaux matériaux d’impression 3D.

• FDM 3D printing materials compared (Comparaison des matériaux d’impression 3D FDM)
• PLA vs. ABS: What’s the difference? (Différence entre PLA et ABS)
• SLA 3D printing materials compared (Comparaison des matériaux d’impression 3D SLA)
• 3D printed injection molds: Materials compared (Comparaison des matériaux pour les moules d’injection imprimés en 3D)

Il existe plusieurs options de post-traitement pour les impressions 3D finies. La technique de post-traitement que vous choisirez sera déterminée par l’effet que vous souhaitez obtenir avec votre pièce.

Par exemple, vous pouvez polir les pièces fabriquées par impression 3D en résine pour leur donner un aspect brillant ou réfléchissant. Certains matériaux peuvent également être lissés à la vapeur, ce qui consiste à exposer une impression à une vapeur chimique, ce qui fait fondre la couche supérieure et forme une surface lisse et brillante.

Le ponçage de votre pièce permet d’éliminer les lignes de couche et les surfaces rugueuses, ce qui donne une finition tout en douceur. L’apprêt et la peinture sont également des méthodes courantes de post-traitement d’une impression 3D finie si vous avez besoin que votre pièce soit d’une couleur spécifique pour des raisons esthétiques ou de sécurité.

Vous pouvez également polir les pièces fabriquées par impression 3D en résine pour leur donner un aspect brillant ou réfléchissant. Certains matériaux peuvent également être lissés chimiquement, ce qui consiste à exposer une impression à une vapeur chimique jusqu’à ce que la couche supérieure fonde et forme une surface lisse et brillante.

Pour améliorer les propriétés mécaniques d’une pièce, vous pouvez utiliser diverses techniques de post-traitement, notamment le traitement thermique et la galvanoplastie.Toutefois, la possibilité d’utiliser une technique de post-traitement telle que la galvanoplastie dépendra du matériau que vous choisirez ; vérifiez donc auprès de votre fournisseur de services de fabrication.

Si votre pièce imprimée en 3D a été conçue pour une application fonctionnelle, vous pouvez envisager d’ajouter des inserts métalliques pour la renforcer ou de créer des pas de vis pour faciliter son assemblage ou sa fixation à d’autres pièces.

L’impression 3D commence par un logiciel, et de nombreux programmes sont disponibles pour vous aider à chaque étape du processus de conception et d’impression, y compris la modélisation 3D, les simulations d’impression et les programmes de découpe.

Il existe deux méthodes principales de modélisation 3D : la « modélisation solide » et la « modélisation surfacique », et chaque approche a son propre logiciel de CAO. La modélisation solide consiste à créer des objets virtuels en définissant et en assemblant des formes 3D prédéfinies, auxquelles sont ensuite ajoutés des détails de surface raffinés. La modélisation surfacique est similaire, mais le concepteur commence par des surfaces 2D qu’il façonne « librement » pour créer des formes 3D.

Les deux méthodes peuvent produire le même résultat, mais la modélisation solide est plus rapide pour les formes simples et non organiques, tandis que la modélisation surfacique est plus rapide pour les formes plus organiques. SolidWorks, Fusion 360 et Rhino 3D sont les logiciels les plus populaires parmi les professionnels, mais il existe de nombreuses options gratuites pour les amateurs.

D’autres logiciels d’impression 3D utiles comprennent des outils de simulation d’impression et des correcteurs d’erreurs de fichiers.

Les meilleures pratiques et les règles empiriques varient d’une technologie d’impression 3D à l’autre. Toutefois, vous devez toujours prêter attention à certaines caractéristiques :

• Épaisseur de la paroi avec support
• Épaisseur de la paroi sans support
• Supports et surplombs
• Détails en relief et gravés
• Ponts horizontaux
• Trous
• Pièces de liaison ou mobiles
• Trous d’évacuation
• Taille minimale de l’élément
• Diamètre minimal de la goupille
• Tolérance maximale

Le graphique dans la figure ci-dessous résume les règles de conception spécifiques au processus pour chacune de ces caractéristiques :

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L’impression 3D est généralement une méthode de fabrication sûre. Nos fabricants prennent plusieurs précautions pour protéger leur santé et leur sécurité, ainsi que les vôtres.

Certains matériaux d’impression 3D, par exemple, peuvent produire des particules ou des fumées nocives pendant l’impression. C’est pourquoi nos fabricants placent et utilisent toujours leurs imprimantes 3D dans des zones bien ventilées, avec des ventilateurs d’extraction, des hottes ou des enceintes. Les équipements de protection individuelle (EPI) peuvent également contribuer à réduire l’exposition aux émissions nocives de matériaux dangereux.

Les températures élevées atteintes par les imprimantes 3D, ainsi que les pièces mobiles exposées, peuvent provoquer des incendies ou des blessures si elles ne sont pas manipulées correctement ou entretenues régulièrement. Nos fabricants préparent leurs employés à cet effet.

Le bruit produit par les imprimantes 3D peut également poser des problèmes, en fonction du type et du nombre d’imprimantes 3D utilisées. Pour éviter ces problèmes, nos fabricants utilisent des protections auditives, en particulier si leurs imprimantes 3D sont installées dans un petit espace intérieur.

De nombreuses considérations juridiques et éthiques relatives à l’impression 3D sont similaires à celles des formes de fabrication plus traditionnelles.

Par exemple, vous devez respecter les droits de propriété intellectuelle d’un dessin ou d’une pièce en obtenant la licence appropriée pour l’utiliser. Cela signifie que vous ne devez pas reproduire une pièce protégée par des droits d’auteur sans l’autorisation du créateur original.

Si vous fabriquez ou vendez des pièces imprimées en 3D, vous êtes généralement responsable de leur sécurité et de leur qualité. Cela signifie que vous pouvez être tenu pour responsable si elles ne répondent pas aux normes de sécurité ou de qualité pour des industries ou des cas d’utilisation spécifiques.

L’environnement et le développement durable sont les principales considérations éthiques en matière d’impression 3D.

Vous devriez également envisager d’utiliser des matériaux biodégradables dans la mesure du possible. Ainsi, cela peut vous aider à réduire les déchets et à fonctionner de manière plus durable, tout en réduisant potentiellement vos coûts.

L’impression 3D est particulièrement utile pour le prototypage. La vitesse est essentielle dans le prototypage, et l’aptitude des imprimantes 3D à passer de la CAO à l’impression avec des coûts de configuration quasi nuls signifie qu’elles peuvent produire des pièces rapidement tout en conservant une excellente rentabilité unitaire pour les pièces uniques et les petites séries. La vitesse et le prix sont des éléments importants à considérer lors de l’impression de pièces de production.

Cependant, les caractéristiques les plus couramment utilisées sont la liberté de conception et la facilité de personnalisation. Dans l’aérospatiale et l’automobile, des structures à topologie optimisée avec un rapport résistance/poids élevé sont utilisées pour les pièces de haute performance, et des composants déjà assemblés peuvent être combinés en une seule pièce. La personnalisation est essentielle dans le domaine des soins de santé ; presque toutes les prothèses auditives fabriquées aux États-Unis utilisent l’impression 3D. Les moules d’injection à faible tirage peuvent être imprimés en 3D à partir de plastiques rigides et résistants à la chaleur plutôt qu’usinés à partir de métal, ce qui les rend nettement moins coûteux et plus rapides à fabriquer.

L’impression 3D peut vous aider à fabriquer des pièces plus solides, plus légères et plus complexes pour les applications aérospatiales et aéronautiques, telles que des gabarits et des fixations, des pièces de substitution, des supports de montage et des prototypes visuels détaillés.

Ces pièces peuvent être créées à l’aide de diverses technologies d’impression 3D, notamment la modélisation par dépôt de matière fondue (FDM), la stéréolithographie (SLA), le le frittage sélectif par laser (SLS), et la fusion à jets multiples (MJF).

L’impression 3D aide également les concepteurs et les ingénieurs à aborder les défis de l’aérospatiale et de l’aviation de manière novatrice. Cela permet d’utiliser des matériaux techniques avancés et des géométries complexes, de consolider des assemblages en pièces uniques et d’obtenir des finitions de surface spécifiques ou des tolérances serrées pour des applications allant de la validation de pièces à des séries de production de taille moyenne.

Les clients de Protolabs Network utilisent fréquemment l’impression 3D pour créer des prototypes, des séries de faible volume et des pièces à géométrie complexe pour des applications de (machines industrielles).

Vous pouvez également utiliser l’impression 3D pour créer des gabarits et des montages spécialisés afin d’accélérer l’assemblage des machines, ainsi que des composants durables adaptés aux environnements industriels difficiles.

Vous pouvez également utiliser l’impression 3D pour fabriquer des pièces de rechange à la demande pour les machines industrielles, ce qui peut considérablement accroître l’efficacité de la production. En outre, l’impression 3D permet de créer des outils personnalisés pour entretenir ou utiliser efficacement les machines industrielles.

Les clients de Protolabs Network dans l’industrie d’appareils électroniques grand public, utilisent souvent l’impression 3D pour créer des prototypes de pièces, de composants ou de conceptions de produits avant de les faire passer à la production à grande échelle.

Nos clients utilisent également l’impression 3D pour créer des boîtiers durables pour des composants électroniques sensibles qui résistent à divers éléments, notamment la chaleur et l’humidité. En outre, la technologie d’impression 3D est un excellent choix pour produire de petits lots personnalisés de pièces électroniques grand public ou pour imprimer rapidement des pièces de rechange à la demande. Cela présente l’avantage supplémentaire de vous permettre de travailler avec des stocks réduits tout en augmentant la disponibilité des pièces pour vos clients.

Le secteur médical utilise de plus en plus la technologie de l’impression 3D pour des applications telles que les guides chirurgicaux, les implants orthopédiques, les prothèses et les répliques d’os, d’organes et de vaisseaux sanguins spécifiques aux patients.

Une étude de Wohlers réalisée en 2015 a révélé que les organisations médicales représentent 13 % des revenus de l’impression 3D. Il existe également plus de 20 implants différents approuvés par la FDA et créés grâce à divers types d’impression 3D. Cela souligne le rôle croissant de l’impression 3D dans un secteur qui s’appuie sur l’innovation continue pour fournir les meilleurs soins aux patients.

Les constructeurs automobiles utilisent l’impression 3D pour tester la forme et l’ajustement, expérimenter des finitions esthétiques et s’assurer que toutes les pièces fonctionnent et interagissent correctement. Elle offre également une solution polyvalente pour produire rapidement des gabarits, des fixations et des poignées, fabriquer des soufflets, concevoir des conduits complexes et fabriquer vite des supports de montage complexes et légers.

De nombreux designers utilisent l’impression 3D pour créer des bijoux,et ce, pour plusieurs raisons. Cette technologie permet aux bijoutiers de créer des modèles extrêmement complexes et hautement personnalisables, en surmontant certaines des limites des précédentes techniques populaires de fabrication de bijoux, telles que l’usinage CNC, l’artisanat et la fonte à la cire perdue.

Aujourd’hui, les métaux précieux peuvent être imprimés en 3D selon une grande variété de modèles et de conceptions, de manière rapide et rentable. Consultez ces articles (disponibles en anglais) pour en savoir plus sur les diverses applications de l’impression 3D.

• 3D printed rapid tooling (outillage rapide imprimé en 3D)
• 3D printing for grips, jigs and fixtures (impression 3D pour poignées, gabarits et fixations)
• 3D printing low-run injection molds (Impression 3D de moules d’injection à faible tirage)
• Producing low-cost cast metal parts using 3D printing (production de pièces métalliques moulées à faible coût grâce à l’impression 3D)

L’impression 3D est un excellent outil pour les pièces personnalisées et le prototypage rapide, avec un ensemble unique d’avantages, mais elle reste en deçà de la fabrication traditionnelle à certains égards. Les principaux avantages et limites sont résumés ci-dessous :

Avantages

• Coûts de lancement très faibles
• Délai d’exécution très court
• Large gamme de matériaux disponibles
• Conception flexible sans coût supplémentaire
• Personnalisation facile de chaque pièce

Limites

• Coût moins compétitif pour des volumes plus importants
• Précision et tolérance limitées
• Résistance moindre et propriétés anisotropes des matériaux
• Post-traitement et démontage du support requis

Pour en savoir plus, consultez notre article (disponible en anglais) sur les avantages et les limites de l’impression 3D.

Où en est l’impression 3D aujourd’hui ? Le battage médiatique est-il terminé ? Oui, la technologie atteint aujourd’hui sa maturité. Nous publions un rapport sur les tendances de l’impression 3D chaque année depuis 2017. Au fil des ans, nous avons vu la technologie atteindre le sommet du cycle du battage médiatique, tomber dans le creux de la désillusion, puis revenir à sa position actuelle sur la « pente de l’illumination ». Le battage médiatique des années précédentes reposait sur l’adoption généralisée par les consommateurs.

Il s’agissait d’une évaluation erronée des domaines dans lesquels la technologie pouvait apporter une valeur ajoutée au monde. Les applications les plus prometteuses de l’impression 3D se limitent à des rôles spécifiques dans l’industrie manufacturière. La version la plus récente de notre rapport annuel (disponible en anglais) sur les tendances de l’impression 3D peut vous aider à comprendre la direction que prendra l’impression 3D dans les années à venir.

• 3D Printing Trend Report - Most Recent Report (Rapport sur les tendances de l’impression 3D - Rapport le plus récent)
• 3D Printing Trend Report - Past Trends (Rapport sur les tendances de l’impression 3D - Tendances passées)

L’impression 3D a beaucoup évolué depuis sa création et il est aujourd’hui très simple de faire imprimer un objet en 3D rapidement et à un prix abordable.

La technologie de l’impression 3D a évolué depuis sa création. Il est désormais très facile de faire imprimer quelque chose en 3D rapidement et à moindre coût.

Faut-il acheter une imprimante 3D ou utiliser un service en ligne ? Il s’agit d’une décision importante à prendre. C’est pourquoi nous avons rassemblé les arguments des deux parties pour vous aider à prendre la meilleure décision.

Si vous avez décidé qu’il était temps d’acheter votre propre imprimante 3D, vous risquez d’être submergé par la variété des options disponibles aujourd’hui. Pour vous aider à comprendre le marché des imprimantes 3D, nous avons interrogé l’ensemble de nos clients et notre réseau mondial de fournisseurs de services d’impression 3D pour connaître les imprimantes 3D qu’ils possèdent et leur expérience de leur utilisation.

Avec les avis de plus de 10 000 propriétaires d’imprimantes 3D qui ont réalisé environ 1,48 million d’impressions sur plus de 650 modèles d’imprimantes 3D différents, notre recherche est le guide d’imprimantes 3D le plus complet disponible aujourd’hui.

Chez Protolabs Network, nous créons la solution de fabrication la plus intelligente au monde. L’un de nos principaux services est l’impression 3D.

Lorsque vous téléchargez une pièce sur notre service d’impression 3D en ligne, notre algorithme de tarification exclusif génère un devis en quelques secondes. Au fur et à mesure que vous spécifiez vos besoins, le prix s’actualise automatiquement et si vous êtes satisfait du prix et des délais, vous pouvez passer votre commande en quelques minutes seulement.

Si vous avez d’autres questions sur l’impression 3D, visitez notre base de connaissances et cherchez « impression 3D » pour tout voir en même temps.

Si vous souhaitez approfondir l’un des sujets mentionnés ci-dessus, nous avons littéralement écrit le livre sur l’impression 3D. Si vous êtes un professionnel désireux de comprendre les principes fondamentaux de l’impression 3D, ce livre est fait pour vous. Il procure des conseils pratiques sur le choix de la bonne technologie et la conception pour l’impression 3D, basés sur l’expérience directe des meilleurs experts du secteur.

Voici ce qu’en dit Tony Fadell (créateur de l’iPod et fondateur de Nest):

« Le manuel vous aidera à trouver votre propre voie lorsque vous chercherez à utiliser l’impression 3D et son potentiel pour créer vos propres produits révolutionnaires qui, espérons-le, changeront le monde. Tous les concepteurs et ingénieurs devraient garder ce livre à portée de main. En effet, il ouvre la voie à de nouvelles technologies de fabrication qui alimenteront votre créativité et débloqueront vos idées au fur et à mesure qu’elles deviendront réalité. Alors que la création, la fabrication et la conception évoluent, il est temps de s’adapter et de garder une longueur d’avance… »

Si vous voulez l’acheter, le manuel sur l’impression 3D (version en anglais) est disponible sur Amazon. Vous pouvez également commencer par télécharger gratuitement les deux premiers chapitres gratuitement en premier.

Le service de fabrication en ligne du réseau Protolabs propose bien plus que l’impression 3D. Nous proposons également l’usinage CNC, le moulage par injection et la fabrication de tôlerie, et pour aider nos clients à comprendre toutes ces technologies, nous avons rédigé des guides similaires à celui-ci pour chacune d’entre elles.

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