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Comment fonctionne une imprimante 3D ?

Aujourd’hui, l’imprimante 3D représente une véritable nouvelle révolution industrielle. En effet, elle vous permet de modéliser et de concevoir vos propres objets en plastique. Cette machine offre une grande précision permettant de développer les objets relativement techniques. Elle représente par conséquent l’outil par excellence pour développer la créativité.  Cependant, si vous êtes un néophyte, il est important de comprendre comment fonctionne l’outil avant de l’utiliser. Pour cela, vous devez d’abord connaître ce que c’est ce que l’impression 3D avant d’arriver au fonctionnement de l’imprimante 3D proprement dit. 

L’impression 3D : de quoi s’agit-il ?

À l’inverse des autres techniques comme le meulage ou le fraisage, l’impression 3D se base sur la fabrication additive. Il s’agit de l’ajout de matière couche par couche. En réalité, l’impression 3D vous permet de réaliser une matérialisation digitale en trois dimensions par le biais d’un scanner adapté. C’est une technologie d’impression très utile dans l’univers de l’ingénierie et du design. Pour comprendre le concept, vous pouvez consulter ce site dédié à l’impression 3D.

Le fonctionnement d’une imprimante 3D

Pour fonctionner, les imprimantes 3D se basent sur plusieurs procédés qui diffèrent en fonction du type de machine utilisée. Le classement des divers procédés peut se faire en trois grands groupes : le dépôt de matière ; la solidification par la lumière et l’agglomération par collage. En effet, ces trois procédés ont un principe de base identique, c’est-à-dire la superposition des couches de matières en fonction des coordonnées XYZ d’un fichier 3D.

Cependant, la différence se trouve au niveau de la façon dont les couches sont déposées et traitées. Le type de matériau utilisé est aussi un point de divergence. Pour son bon fonctionnement, une imprimante 3D nécessite plusieurs éléments jouant des rôles distincts. Il s’agit du :

  • consommable : il peut être une poudre, un filament ou une résine ;
  • slicer : celui-ci sert de guide à l’imprimante grâce à un fichier G-code ;
  • fichier du modèle 3D : il peut être sous le format STL ou OBJ.

En outre, en amont à ces éléments, il faut un ordinateur. En effet, afin d’effectuer une impression 3D, il faut que le modèle soit d’abord envoyé à l’imprimante. C’est en réalité cette première opération qui permettra à l’imprimante d’identifier l’objet à matérialiser. 

imprimante 3D

Les diverses techniques d’impression 3D

Comme énoncé précédemment, au niveau des imprimantes 3D, il existe trois principales stratégies à adopter au niveau des imprimantes 3D. Notez que des procédés spécifiques sous-tendent chacune de ces techniques. De même, elles offrent des avantages spécifiques.

Le dépôt de matière fondue (filament)

Très populaire, la technique du dépôt de matière fondue est également connue sous l’appellation FDM ou FFF (Fused Filament Fabrication). Elle a été inventée en 1998 et demeure toujours d’actualité. Lorsqu’une imprimante 3D est dotée de la technologie FDM, elle est composée d’un ensemble d’éléments. Il s’agit de la mémoire de masse, d’un ensemble de composants électroniques, trois moteurs, une tête d’impression, une bobine filaire et d’un cadre. 

Avec l’imprimante FDM, la tête d’impression se déplace en fonction des coordonnées X, Y et Z transmis par un fichier 3D en correspondance avec le modèle 3D de l’objet à imprimer. Autrefois, cette technique était limitée à des matériaux de type plastique comme les classiques PLA et l’ABS. Aujourd’hui, elle utilise de nouveaux filaments composites à base de métal.

La solidification par la lumière

L’autre technique d’impression est la solidification par la lumière. Encore appelée stéréolithographie apparatus, cette technique consiste à rendre solide un liquide photosensible grâce à un rayon laser ultraviolet. Les imprimantes qui utilisent cette technologie ont généralement 4 parties principales. Il s’agit d’un réservoir, d’une plateforme perforée, d’un rayonnement ultraviolet et d’un ordinateur qui commande la plateforme et le laser.

Tout comme la première technique, cette imprimante 3D professionnelle va d’abord analyser le fichier CAO et lui ajouter des fixations temporaires selon la forme de l’objet. Cela permettra de maintenir certaines parties susceptibles de s’affaisser. Ensuite, le laser commencera par toucher et solidifier la première couche de l’objet à imprimer de façon instantanée. Après le durcissement de la couche initiale de l’objet, la plateforme s’abaisse et l’objet est exposé à une nouvelle couche de surface polymère liquide.

L’agglomération de poudre par collage

Développé en 1993, ce procédé consiste à étaler une fine couche de poudre composite sur une plateforme. Dans ce cas, la tête d’impression dépose de fines gouttes de glue colorée sur cette dernière. La plateforme s’abaisse lors du collage des couches de poudre jusqu’à l’obtention de l’objet final. 

Pour la finition, vous devez enlever l’excédent de poudre par aspiration. De même, il faudra brosser ou poncer la pièce. Ensuite, il faut essayer de la chauffer afin de finaliser le durcissement. L’avantage de ce procédé est qu’il est plus rapide et offre une gamme variée de couleurs. De même, il faut préciser qu’il est 6 fois moins onéreux qu’une imprimante 3D stéréolithographique apparatus.