Qu'est-ce que la fabrication additive ? Premiers pas avec l'impression 3D

Commençons par les bases

La fabrication additive (souvent appelée prototypage rapide ou impression 3D) est une méthode de fabrication dans laquelle des couches de matériau sont constituées une par une pour créer un objet solide. Bien qu'il existe de nombreuses technologies de fabrication additive et d'impression 3D différentes, cet article se concentrera sur le processus général, de la conception à la pièce finale.

Que la pièce finale soit un prototype rapide ou une pièce fonctionnelle d'utilisation finale, le processus général ne change pas de manière significative. Allons-y.

Comment concevez-vous des modèles manufacturables en CAO ?

La réalisation d'une maquette numérique est la première étape du processus de fabrication additive. La méthode la plus courante pour produire un modèle numérique consiste à utiliser la conception assistée par ordinateur (CAO). Il existe une vaste gamme de programmes de CAO gratuits et professionnels compatibles avec les technologies de fabrication additive. La rétro-ingénierie peut également être utilisée pour générer un modèle numérique via la numérisation 3D.

Plusieurs considérations de conception doivent être évaluées lors de la conception de modèles numériques pour la fabrication additive. Celles-ci se concentrent généralement sur les limitations de la géométrie des caractéristiques et les exigences de support ou de trou d'évacuation, pour n'en nommer que quelques-unes. De tels facteurs ont tendance à varier selon la technologie, il est donc essentiel de les revoir.

Qu'est-ce que la conversion STL et la manipulation de fichiers ?

Une étape critique du processus de fabrication additive qui diffère de la fabrication traditionnelle est la nécessité de convertir un modèle CAO en un fichier STL (stéréolithographie). STL utilise des triangles (polygones) pour décrire les surfaces d'un objet. Un guide sur la façon de convertir un modèle CAO en un fichier STL peut être trouvé ici.

Plusieurs limitations du modèle doivent être prises en compte avant de convertir un modèle en fichier STL, notamment la taille physique du modèle, son étanchéité et le nombre de polygones.

Une fois qu'un fichier STL a été généré, le fichier est importé dans un programme slicer. Ce programme prend le fichier STL et le convertit en code G, un langage de programmation à commande numérique (NC). Il est utilisé dans la fabrication assistée par ordinateur (FAO) pour contrôler les machines-outils automatisées (y compris les machines CNC et les imprimantes 3D). Le programme slicer permet également au concepteur de personnaliser les paramètres de construction, y compris les supports, la hauteur de la couche et l'orientation de la pièce.

Comment les machines additives produisent-elles des pièces personnalisées ?

Les machines de fabrication additive (imprimantes 3D) comprennent de nombreuses pièces petites et complexes, de sorte qu'un entretien et un étalonnage corrects sont essentiels pour produire des impressions précises.

Les matières premières utilisées dans la fabrication additive ont souvent une durée de conservation limitée et nécessitent une manipulation soigneuse. Bien que certains processus offrent la possibilité de recycler les matériaux de construction excédentaires, une réutilisation répétée peut réduire les propriétés des matériaux s'ils ne sont pas remplacés régulièrement.

La plupart des machines de fabrication additive n'ont pas besoin d'être surveillées après le début de l'impression. La machine suivra un processus automatisé et les problèmes ne surviennent généralement que lorsque la machine manque de matériel ou qu'il y a une erreur dans le logiciel. Une explication de la façon dont chacune des différentes imprimantes de fabrication additive produit des pièces peut être trouvée ici.

Comment et quand supprimez-vous les impressions ?

Pour certaines technologies de fabrication additive, la suppression de l'impression est aussi simple que de séparer la pièce imprimée de la plateforme de fabrication. Pour d'autres méthodes d'impression 3D plus industrielles, le retrait d'une impression est un processus hautement technique impliquant une extraction précise de l'impression alors qu'elle est encore enfermée dans le matériau de construction ou attachée à la plaque de construction.

Ces méthodes nécessitent des procédures de retrait compliquées et des opérateurs de machines hautement qualifiés, ainsi que des équipements de sécurité et des environnements contrôlés.

Comment fonctionne le post-traitement pour la fabrication additive ?

Les méthodes de post-traitement varient selon la technologie de l'imprimante. Le SLA nécessite qu'un composant durcisse sous UV avant la manipulation, les pièces métalliques doivent souvent être détendus dans un four tandis que les pièces FDM peuvent être manipulées immédiatement. Pour les technologies qui utilisent le support, celui-ci est également supprimé à l'étape de post-traitement. La plupart des matériaux d'impression 3D peuvent être poncés et d'autres techniques de post-traitement, notamment le culbutage, le nettoyage à l'air haute pression, le polissage et la coloration, sont mises en œuvre pour préparer une impression en vue de son utilisation finale.

Questions fréquemment posées

Quelles sont les principales technologies de fabrication additive ?

Il existe sept technologies sous l'égide de la fabrication additive. Il s'agit de la polymérisation en cuve, de l'extrusion de matériau, du jet de matériau, du laminage de feuilles, du dépôt d'énergie dirigée, du jet de liant et de la fusion sur lit de poudre.

Quelle est la différence entre la fabrication additive et l'impression 3D ?

Les termes fabrication additive et impression 3D sont, pour la plupart, interchangeables. Les deux font référence à des processus de fabrication où les pièces sont construites couche par couche à partir d'une conception CAO.

La fabrication additive et le prototypage rapide sont-ils le même processus ?

Alors que la fabrication additive et l'impression 3D sont souvent utilisées de manière interchangeable, le prototypage rapide est un processus connexe mais distinct. Le prototypage rapide fait référence à l'étape de prototypage accéléré du développement de produits, la fabrication additive étant un processus pour soutenir cet objectif.

Quels secteurs utilisent couramment la fabrication additive ?

La fabrication additive est utilisée dans un large éventail (et croissant) d'industries, notamment l'aérospatiale, la robotique, l'électronique grand public et l'automobile. La technologie médicale est une industrie qui a énormément bénéficié de l'avènement et de l'adoption généralisée des additifs. Historiquement, la plupart des industries ont eu tendance à utiliser des additifs pour le prototypage, mais avec l'arrivée de technologies plus robustes sur le marché, les entreprises se tournent également vers les additifs pour les pièces d'utilisation finale et la production en plus grand volume.

Quels sont les avantages de la fabrication additive ?

La fabrication additive présente de nombreux avantages uniques. C'est un moyen beaucoup plus rentable de créer des pièces de prototypage que les processus soustractifs, et cela produit moins de déchets de matériaux. Le coût d'entrée est assez faible et c'est moins cher pour les petits et plus rapides pour les cycles de production. La fabrication additive est particulièrement utile si vous devez recréer des pièces héritées que vous souhaitez optimiser.

Quels sont les matériaux couramment utilisés dans la fabrication additive ?

La fabrication additive peut créer des pièces sur mesure à l'aide de polymères, de métaux et, dans certains cas, de céramiques. Le matériau le plus courant que vous verrez dans la fabrication additive est le plastique, en particulier pour le prototypage.