Veille Technologique

Veille Technologique sur les Imprimantes 3D

Définition :

Une imprimante 3D est une machine qui permet la création d’objet en trois dimensions (objet usuels, pièces détachées, prototypes), par ajout de couche successive (fabrication additive par ajout de matière contrairement à l’usinage).

Pour cela la machine à besoin d’un fichier 3D CAO (conception assistée par ordinateur) qui représentante le futur objet en trois dimensions décomposées en tranches.

Dans ce but elle utilise certains matériaux comme le métal, le plastique, la céramique et la résine.

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Histoire

Historique

Le 16 juillet 1984, trois français Jean-Claude André, Olivier de Witte, et Alain le Méhauté dépose le 1er brevet sur la « fabrication additive » pour l’entreprise CILAS ALCATEL.

Plusieurs semaines plus tard, l’américain Charles Chuck Hull développa le 1er modèle sur le principe de stéréolitographie (SLA pour StéréoLithographie Apparatus) et déposa un brevet qui marqua le début des imprimantes 3D avec la SLA250 en 1988.

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Ce brevet est à l’origine du nom de l’extension du fichier d’impression.stl, et de l’entreprise 3D Systems, géant de la fabrication d’imprimantes 3D. Cette dernière lance fin 1988 la première imprimante 3D, la SLA-250.

En 1995 apparaît la technologie d’impression 3D métallique DMLS (Direct Metal Laser Sintering) puis en 2003 le procédé de collage de feuilles de papier (A4, le 3DPP, pour 3D Paper Printing) est crée, cette technologie permettra la création d’arme imprimé.

En 2005 est créé la première imprimante couleur (entreprise ZCorporation), utilisant la quadrichromie comme les imprimantes couleur, et des pigments liés par de la colle à une matière minérale.

Évolution

L’impression 3D commence véritablement son essor dans la décennie des années 2000, par l’utilisation de résine chauffée servant au prototypage rapide (pièce, jouet, sculpture).

L’enjeu des imprimantes 3D est donc très important car cela pourrait permettre de relocaliser une partie de la production industrielle dans les pays développés et de développer ou moderniser certains secteurs comme avec la construction qui en serait bouleversé.

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En 2006 le projet RepRap qui est le premier projet d’open source sur les imprimantes 3D à voir le jour, Ce projet porté par le Docteur Adrian Browyer professeur en génie mécanique à l’Université de Bath situé en Angleterre.

Cela permet véritablement l’essor de l’utilisation des imprimantes 3D pour le grand public (particulier, petit professionnel), puisque cela consiste à pouvoir construire par soi-même une imprimante 3D en technologie de dépôt de fil fondu, ce qui donne naissance à la culture maker.

Fabrication et Fonctionnement d’une Imprimante 3D

Fabrication

L’imprimante 3D est composé : d’un plateau chauffant, d’un plateau d’impression, tige ou parois pour soutenir la structure, de tendeur, roulement, courroie, charriot (font bouger tête d’impression), tête d’impression, capteur de fin de course (dit au chariot quand s’arrêter), plateau supérieur, support de moteur, moteur, extrudeur (éjecte le filament), différents câbles, ventilateur (dissipation de chaleurs), biellettes (permet à la tête d’impression de bouger correctement), carte mère, cartouche chauffante

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Imprimante Plug & play c’est les imprimantes 3D prête à l’emploi?

Imprimante en kit, elle sont à construire en toute pièce (pièce fournis)

A savoir : Pour monter une petite imprimante 3D en kit compter une dizaine d’heure minimum

Fonctionnement

L’imprimante 3D dépose des couche successive de matière pour crée l’objet voulu en utilisant comme plan un fichier CAO au format le plus souvent .stl qui indique à l’imprimante l’épaisseur, la précision et la position dans l’espace des couche à déposer.

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Les différentes techniques d’impression 3D selon la matière première utilisée et le résultat attendu :

Fused deposition modeling(FDM) : dépôt par extrusion d’un fil de plastique ABS ou PLA fondu.

Stereolithography Apparatus (SLA) : des élastomères ou plastiques thermodurcissables liquides sont polymérisés couche par couche par un laser.

Continuous Liquid Interface Production (CLIP) : une résine liquide est polymérisée par un laser ultraviolet dans un environnement où la teneur en oxygène est contrôlée.

Frittage sélectif par laser ou Selective Laser Sintering (SLS) : des thermoplastiques, métaux ou céramiques sous forme de poudre sont frittés couche après couche par un laser.

Fusion sélective par laser ou Selective Laser Melting (SLM) : des métaux, plastiques et céramiques sous forme de poudre sont fondus couche après couche par un laser