À quoi sert l'impression 3D ?

L'impression 3D, également la fabrication additive, est responsable de la création d'un objet ou d'un composant en trois dimensions à l'aide de modèles CAO.

Il le fait en imitant le processus biologique, où il ajoute des couches de matériaux lors de la fabrication de la pièce physique. L'impression 3D permet de produire des formes fonctionnelles en utilisant moins de matériau, contrairement à la méthode de fabrication traditionnelle.

L'impression 3D est utilisée pour créer des pièces de voiture, des étuis pour smartphone, des accessoires de mode et la construction dans les secteurs de la santé pour créer des organes comme des prothèses auditives et bien d'autres. Dans la mode, ils sont utilisés pour créer des vêtements pare-balles et ignifuges. Il existe différentes technologies 3D à partir desquelles toutes les industries construisent leurs imprimantes 3D.

La technologie d'impression 3D a été adoptée par presque toutes les industries car elle aide à développer des conceptions.

Cet article vous aidera à en savoir plus sur les imprimantes 3D, de leurs utilisations à leur fonctionnement en passant par les différents types de processus d'impression 3D.

Quelle est l'utilisation principale de l'impression 3D ?

• Industrie de la construction

Il existe de nombreux exemples d'impression 3D utilisés dans l'industrie de la construction. Il est utilisé dans la fabrication de composants utilisés dans le bâtiment. Certaines des applications 3D utilisées dans la construction sont des extrusions telles que le ciment, la mousse de cire, les polymères, le collage de poudre qui comprend la liaison réactive, le frittage, le polymère et le soudage additif.

• Prototypage et fabrication

L'imprimante 3D a d'abord été conçue pour faciliter le prototypage rapide. L'injection traditionnelle - le prototype du modèle était trop cher et prenait une éternité pour terminer un seul modèle. Avec la fabrication additive, le prototypage est rapide et moins cher que le premier. Vous pouvez fabriquer un composant en une heure, contrairement à avant.

La réduction du temps de prototypage a contribué à rendre le processus de fabrication rapide et bon marché par rapport à avant.

Grâce à la technologie 3D, les entreprises personnalisent désormais leurs services et même les consommateurs peuvent personnaliser les produits qu'ils achètent à l'aide de logiciels Web. il a contribué à la croissance de l'industrie manufacturière.

• Automobiles

Les automobiles utilisent l'impression 3D depuis des décennies. L'industrie automobile utilise la fabrication additive pour créer des prototypes qui l'aident à créer un nouveau modèle de voiture.

Vous pouvez également utiliser des imprimantes 3D pour fabriquer des pièces détachées automobiles de haute qualité et économiques. En dehors de cela, la technologie 3D a contribué à augmenter le flux de travail dans les automobiles. Cela implique des gabarits personnalisés, des fixations et d'autres outils utilisés dans une seule voiture, en particulier pour les machines à hautes performances.w

Quels sont les avantages de l'impression 3D ?

• Les conceptions sont plus flexibles

Avec l'impression 3D, les conceptions complexes sont désormais faciles à concevoir, contrairement aux méthodes de fabrication traditionnelles. Les processeurs traditionnels ont des restrictions qui ne sont pas avec l'impression 3D.

Avant que les gens n'adoptent l'impression 3D, le prix d'achat des organes imprimés pour les applications d'ingénierie tissulaire était supérieur à celui de l'immobilier. Aujourd'hui, des entreprises très influentes ont introduit des organes imprimés en 3D dans leur chaîne de production et en font la publicité.

• Production de prototypes à un rythme rapide

Avec l'impression 3D, les fabricants peuvent produire des objets plus rapidement. Les méthodes d'impression 3D ont augmenté la vitesse de traitement du prototype, qui termine chaque étape plus rapidement qu'auparavant.

En dehors de cela, l'impression 3D a un coût inférieur à celui des prototypes d'usinage, ce qui prend une éternité. Il aide à compléter chaque modification de conception à un rythme plus efficace. Cela a aidé les entreprises à réduire le prix de leurs objets imprimés en 3D, réalisant ainsi plus de ventes et donc plus de profits.

• Imprimez quand vous en avez besoin

Avec l'impression 3D, vous n'imprimez qu'à la demande car elle n'a pas besoin de beaucoup d'espace pour stocker l'inventaire. Cela vous aidera à économiser de l'espace et de l'argent, car vous n'aurez pas besoin d'imprimer ce dont vous n'avez pas besoin.

3D est conçu pour stocker tous ses fichiers dans sa bibliothèque virtuelle car ils sont imprimés par des technologies connues sous le nom de CAD et STL. Cela signifie que vous pouvez le récupérer à tout moment et l'imprimer. En dehors de cela, vous pouvez apporter des modifications et continuer à utiliser le fichier.

• Pièces légères

La plupart des matériaux d'impression utilisés sont en plastique, bien que certains métaux soient utilisés. Ceci est avantageux pour les industries automobile et aérospatiale, qui préfèrent des matériaux plus légers pour rendre leurs produits plus efficaces.

Les objets peuvent être créés à partir de différents matériaux à l'aide de l'impression 3D pour acquérir certaines propriétés telles que la résistance au feu, l'étanchéité et la protection contre les balles lors de la fabrication de certains objets.

• Moins de déchets

Grâce à la technologie 3D, vous produisez uniquement des objets 3D avec les seuls matériaux nécessaires, ce qui signifie qu'il y a moins ou pas de déchets. Contrairement à la méthode traditionnelle où les objets sont fabriqués à partir de gros matériaux de mandrin qui ne sont pas recyclables, puis l'objet est coupé, ce qui entraîne beaucoup de déchets. En réduisant les déchets, la fabrication additive a contribué à réduire les coûts de production et donc plus de profit pour les industries et les fabricants.

• Ils sont faciles d'accès

Avec le temps, l'impression 3D est devenue plus accessible à un point tel que les fournisseurs de services locaux proposent l'impression 3D. Cela permet d'économiser du temps et des frais de transport. Avec les méthodes de fabrication traditionnelles, les services ont été trouvés dans certaines régions et pays rendant le transport coûteux, et vous passez beaucoup de temps.

• Ils sont plus respectueux de l'environnement

Premièrement, l'impression 3D préserve l'environnement en ne gaspillant pas de matériaux. De plus, il utilise moins de carburant car il utilise des matériaux légers. De cette façon, l'environnement est préservé par rapport à la méthode de fabrication traditionnelle, qui utilise des matériaux en excès.

• De meilleurs soins de santé

La technologie 3D a permis de meilleurs soins de santé et a sauvé plus de vies car on peut imprimer des organes à l'aide de l'impression 3D. Des parties comme le foie, les reins et le cœur. En dehors de cela, ils aident à développer des parties sensorielles comme les aides auditives. D'autres avancées sont développées en utilisant la technologie et en améliorant encore le secteur de la santé.

Que sont les imprimantes 3D et leurs utilisations ?

Les imprimantes 3D sont des objets qui permettent à l'utilisateur d'imprimer un objet en 3 dimensions, qui est une image de conception assistée par ordinateur (CAO). Le processus est également appelé fabrication additive.

Il aide les producteurs à réduire les coûts et les délais rapidement et ne gaspille pas de matériaux que les méthodes de fabrication traditionnelles (voir plus de détails sur ce qu'est l'impression 3D).

• Mode et confection de vêtements

Les imprimantes 3D sont utilisées pour proposer de nouvelles déclarations de mode et fabriquer des vêtements. Les imprimantes 3D ont rendu les designers abordables et ont créé une immense gamme de nouvelles tendances de la mode.

La technologie 3D est utilisée dans la modification du textile pendant la production. De cette façon, cela a conduit à la création de nouveaux textiles. Un exemple est les vêtements pare-balles et ignifuges qui retiennent la chaleur. Plus de développement et d'innovation sont en cours dans l'industrie de la mode, en utilisant des imprimantes 3D pour essayer des choses.

• Bijoux et art imprimés en 3D

Les imprimantes 3D ont créé un nouveau monde de bijoux et d'art qui n'existait pas avec les bijoux traditionnels. Il a apporté des bijoux individuels et uniques; de plus, on peut désormais personnaliser une pièce à moindre coût en utilisant des matériaux 3D tels que le filament d'acide polylactique (PLA), le platine et l'or.

Les imprimantes 3D créant des pièces 3D comparables sont faciles et rapides, contrairement aux bijoux traditionnels faits à la main et moulés, qui demandaient trop de travail. Désormais, grâce à la technologie 3D, il existe davantage de matériaux imprimables qui permettent de créer de nombreux modèles de bijoux différents.

Avec les imprimantes 3D de bijoux, vous pouvez créer des pièces en résine ou en cire sur le modèle 3D du design. Le modèle numérique peut être modifié facilement et proposer différents meilleurs modèles. Cela rend les prototypes avec impression 3D bon marché et extrêmement pratiques.

Pour les acheteurs, leurs expériences ont été améliorées d'un cran car ils peuvent désormais utiliser les prototypes de conceptions qu'ils ont créés ou faire des suggestions pour s'assurer que c'est ce qu'ils voulaient avant d'acheter.

Après confirmation de la conception, les bijoux sont imprimés en 3D en utilisant le même flux de travail que la tradition, ce qui donne des bijoux spectaculaires. Les bijoux fabriqués à l'aide des motifs 3D sont fabriqués à l'aide de la technologie d'impression 3D par stéréolithographie (SLA).

Outre les bijoux, les imprimantes 3D ont donné une nouvelle inspiration aux artistes. En utilisant la technologie d'impression 3D en métal, ils proposent de belles pièces uniques. Un exemple d'un artiste néerlandais connu sous le nom d'Olivier van Herpt crée des vases en céramique à l'aide d'imprimantes 3D. Aussi, Gilles Azzarob, un artiste numérique, rend invisible au visible des images 3D de voix où ils utilisent les ondes sonores des voix.

• Sculptures

Les sculptures sont une autre utilisation des imprimantes 3D. Si vous utilisez le système de numérisation photographique 3D, une illustration physique est créée. De cette façon, beaucoup de nouveaux choix sont créés pour les clients. La technologie 3D a donné aux artistes un nouveau pouvoir de création. Tant qu'ils peuvent concevoir et concevoir, ils peuvent produire.

Un exemple est un artiste aux Pays-Bas nommé Danny Van Ryswyk qui a créé des sculptures imprimées en 3D utilisées dans le cinéma et représente le personnage de Tim Burton.

Comment fonctionne l'impression 3D ?

L'impression 3D est une méthode de production et de prototypage rapide très polyvalente. Il a grandi et s'est développé au cours des quelques décennies, où diverses industries l'ont adopté dans le monde entier.

L'impression 3D, également appelée fabrication additive, fait partie de la fabrication. Les techniques d'impression 3D créent des objets où des matériaux sont ajoutés à un objet une couche après l'autre.

Le processus d'impression commence par la création d'un modèle graphique de la substance que vous souhaitez imprimer. Les conceptions graphiques sont réalisées à l'aide d'un progiciel appelé Conception Assistée par Ordinateur (CAO). Cette partie est la plus laborieuse de tout le processus. Les programmes utilisés à cette étape incluent Fusion360, TinkerCAD et Sketchup.

Le processus d'impression 3D commence par la création d'un modèle graphique de l'objet à imprimer. Ceux-ci sont généralement conçus à l'aide de progiciels de CAO, qui peuvent être la partie la plus laborieuse du processus. Les programmes utilisés pour cela incluent TinkerCAD, Fusion360 et Sketchup.

Si le produit est complet, les modèles sont testés de manière approfondie pour garantir l'absence de défauts dans les produits finaux. Avec l'impression 3D, vous pouvez créer n'importe quel prototype. La seule chose qui limite est votre imagination.

Avec l'impression 3D, vous pouvez développer des modèles complexes comme la CNC et les créer à moindre coût par rapport aux modèles traditionnels.

La prochaine étape après la création d'un modèle graphique consiste à découper numériquement le dessin pour l'imprimer. Cette étape est importante car une imprimante 3D ne conceptualise pas la conception 3D de la même manière que nous. Lors de la phase de découpage, le modèle est décomposé en plusieurs couches. Après cela, chaque couche est envoyée à la tête d'impression pour impression ou simplement mise en place des couches dans l'ordre.

Des programmes comme CraftWare et Astroprint sont utilisés dans le processus de découpage. Le logiciel slicer est également utilisé pour remplir les modèles afin de créer une structure en treillis dans le modèle solide, car il offre une stabilité supplémentaire.

À ce stade, ils impriment des matériaux extrêmement résistants avec de faibles densités en ajoutant stratégiquement des poches d'air aux produits finaux.

Le logiciel aide également à ajouter des colonnes de support au cas où le modèle aurait besoin de support. C'est parce que le plastique ne peut pas être posé à l'aide d'air mince. Maintenant, les colonnes doivent aider l'imprimante à pouvoir couvrir les lacunes. Après cela, les colonnes sont supprimées. Une fois que le programme slicer a terminé son travail, les données sont envoyées à l'imprimante.

Maintenant, à ce stade, le travail de l'imprimante 3D commence. Il commence le processus d'impression en suivant les instructions du programme slicer mais en utilisant maintenant différentes méthodes. La méthode utilisée par une imprimante dépend du type d'imprimante que vous utilisez.

Un exemple est lorsque la technologie d'impression 3D utilisée est similaire à la technologie à jet d'encre où la buse se déplace d'avant en arrière, de haut en bas; ensuite, une cire ou un plastique épais est distribué, se solidifiant et forme une nouvelle section transversale de l'objet.

D'autre part, la modélisation multi-jets utilise de nombreux jets qui fonctionnent simultanément et améliore la modélisation plus rapide.

Après cela, l'imprimante se lie à l'aide des buses à jet d'encre où elle applique de la poudre sèche, puis de la colle ou un liant qui se rassemble et forme des couches imprimées dans chacune. Pour faire mousser une couche, l'imprimeur de liant doit faire deux passages. La passe rapide dépose une fine couche de poudre, puis lors de la deuxième passe, la buse passe le liant. (apprenez à nettoyer et à déboucher la buse de l'imprimante 3D)

Dans le processus de photopolymérisation, le plastique liquide est exposé à des rayons de lumière ultraviolette, ce qui aide à convertir le plastique de liquide en solide.

Une autre technologie 3D utilisée dans le processus d'impression est le frittage, qui fait fondre les particules et les utilise ensuite pour imprimer chaque couche successive. Après cela, il est libéré sur un laser pour faire fondre un retardateur de flamme de la poudre. Il utilise ensuite le laser pour solidifier et imprimer les couches. La technologie de frittage est également utilisée dans la construction d'objets métalliques.

Ce processus peut prendre des heures ou des jours, selon la complexité et la taille de l'objet.

Le processus simple est celui indiqué ci-dessous, quelle que soit la technologie que vous utilisez :

Commencez par produire un modèle 3D que vous avez l'intention d'imprimer à l'aide d'un logiciel de CAO.

Ensuite, convertissez le dessin CAO au format STL (langage de tessellation standard). La plupart des imprimantes utilisent des fichiers STL mais d'autres utilisent ZPR et ObjDF.

Transférez le fichier STL ou tout autre fichier que vous avez converti en l'ordinateur qui contrôle l'imprimante 3D. À ce stade, désignez la taille et l'orientation d'impression.

Assurez-vous que l'imprimante 3D est configurée en configurant toutes les machines. Par exemple, vous devez recharger des polymères ou le matériau utilisé par votre imprimante, des liants et tout autre consommable dont l'imprimante a besoin.

À ce stade, démarrez la machine et attendez la fin du processus. Vérifiez régulièrement la machine pour vous assurer qu'il n'y a pas d'erreur pendant le processus.

Une fois l'impression terminée, retirez l'objet imprimé de l'imprimante.

Après cela, il s'agit d'un post-traitement, tel que le brossage de la poudre et le lavage pour éliminer tout matériau soluble dans l'eau des outils d'impression 3D.

Types de technologies et processus d'impression 3D

Il existe différents types de technologies et de processus d'impression 3D utilisés dans l'impression 3D. Vous trouverez ci-dessous les types de technologie et leur fonctionnement.

1. Stéréolithographie (SLA)

La technologie SLA est le processus original d'impression 3D industrielle. Il est parfait pour produire des pièces de modèle 3D détaillées, a des surfaces lisses et a une tolérance élevée.

Avec SLA, il finit les surfaces pour qu'elles soient belles et aide au fonctionnement des pièces en testant leur ajustement après l'assemblage. Un exemple est parfait dans l'industrie médicale car il est appliqué dans des modèles anatomiques. Pour les pièces SLA, le système 3D utilise Viper, iPros et ProJets.

2. Frittage Laser Sélectif (SLS)

Le SLS fonctionne en faisant fondre de la poudre de nylon dans du plastique solide. Les pièces SLS sont fabriquées à partir de matériaux thermoplastiques, ce qui les rend durables et peut être idéale pour tester des charnières vivantes et des ajustements fonctionnels et de soutien. L'inconvénient est que leur surface est plus rugueuse que celle du SL. Comme les pièces sont solides, elles ne nécessitent aucun support.

La plate-forme de construction est utilisée pour prendre en charge de nombreuses parties différentes dans une seule construction. La plupart des pièces SLS sont utilisées comme modèles prototypes qui, à un moment donné, seront moulés par injection.

3. Imprimante 3D PolyJet

Polyjet est un autre procédé d'impression 3D qui a une torsion. Il peut fabriquer des pièces qui ont des propriétés, des matériaux et des couleurs différents et nombreux.

Les concepteurs utilisent le Polyjet pour le prototypage d'élastomère ou dans les cas où ils surmoulent une pièce. Dans le cas où la conception est simple et rigide en plastique, alors d'autres technologies comme le SL ou le SLS sont meilleures car elles sont économiques par rapport au Polyjet. cela conduit à une baisse des prix des matières premières.

Le procédé Polyjet est le meilleur pour les modèles de surmoulage et de caoutchouc de silicone. La technologie vous aide à économiser sur l'outillage précoce qui se produit dans le cycle de développement. You can iterate and validate the design fast.

4. Digital Light Processing (DLP)

The DLP printing technology is almost similar to the SLA. The difference between the two is that DLP uses a digital light project to help flash a single image in every layer at the same time; in other words, it has multiple flashes for the larger parts.

The projector is a digital screen, and the images of every layer are made of square pixels, which bring about a layer formed from the small rectangular blocks called voxels.

Also, compared to SLA, the DLP technology is much faster in printing time. This is due to the feature where the layers are exposed simultaneously, unlike where the cross-sectional area is traced with the laser point.

The light is projected to the resin using the LED screen or the ultraviolet light directed to the surface by the Digital Micromirror Device (DMD). The DMD is responsible for controlling where the light is projected by providing a light pattern on the surface.

5. The Metal 3D Printing Range at Proto Labs

This technology uses the laser concept Mlab and the M2 machines on metals 3D printed parts.

6. Multi Jet Fusion (MJF)

It is similar to the SLS; its functional parts are also built from nylon powder. But the difference is for multi-jet fusion (MJF), instead of using the laser to sinter the nylon powder, it uses an inkjet array that applies a fusing agent on the powder’s bed. After that, a heating element is passed over the bed, and it fuses each layer.

With this method, the result is consistent mechanical properties compared to SLS, and the surface is better finished. The process also speeds up the build time, which helps in lowering the production cost.

7. Fused Deposition Modeling (FDM)

The FDM technology is a desktop 3D printing technology used for plastic parts. It functions by extruding a plastic filament layer to layer on the build platform. The technology is a cost-efficient and fast method in producing physical designs.

It can be used to test functionality but should be avoided as its parts are a bit rough on the surface and are not as strong.

8. Direct Metal Laser Sintering (DMLS)

The metal 3D printer brings about new possibilities for metal parts models. The process used at Protolab on the 3D print metals is the Direct Metal Laser Sintering (DMLS). The technology is used to reduce metal and multiple parts assemblies to single parts or a much more lightweight part with internal channels.

DMLS is applicable in prototyping and production as the parts are dense as those produced with the traditional manufacturing processes.

9. Electron Beam Melting (EBM)

EBM is a metal 3D printing technology that uses electrical beams controlled by the electromagnetic coil that melts the powder. The bed is heated up and is in vacuum condition in the build period. The material used is the one that determines the temperature used to heat the material.

Conclusion

3D printing has brought about more possibilities in many industries and companies. Apart from that, it has reduced the production cost. 3D printing is used in almost all industries, as seen in this article. It has especially benefited the medical industries as one can create body cells and other organs.