L'impression 3D avec Beelse

Publié par Beelse le 19 octobre 2021

La fabrication additive ou impression 3D industrielle est une technique d'addition de couches successives de matière sous le contrôle d'un ordinateur. À cela, s'oppose la fabrication soustractive où l'on enlève de la matière pour atteindre la forme voulue. L'impression 3D vous permet donc de produire des formes complexes en utilisant moins de matériaux que les méthodes de fabrication traditionnelles.

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L'adoption de l'impression 3D se fait de plus en plus présente, car ceux qui n'ont pas encore intégré la fabrication additive dans leur chaîne d'approvisionnement prennent un retard considérable sur les enjeux avenir, comme la flexibilité, la réactivité ou bien l'agilité. Alors qu'à ses débuts, l'impression 3D ne convenait qu'au prototypage et à la fabrication de pièces uniques, elle s'est transformé rapidement en une technologie de production.

La plupart des demandes actuelles d'impression 3D sont de nature industrielle. Acumen Research and Consulting prévoit que le marché mondial de l'impression 3D atteindra 41 milliards de dollars d'ici 2026.

Au fur et à mesure de son évolution, la technologie d'impression 3D est destinée à transformer presque toutes les grandes industries et à changer la façon dont nous vivons, travaillons et jouons à l'avenir...

Mais concrètement, pourquoi utiliser l'impression 3D ?

Pourquoi les imprimantes 3D sont-elles importantes pour l'avenir ? Les imprimantes 3D sont incroyablement flexibles, non seulement en ce qui concerne les matériaux qu'elles utilisent, mais aussi ce qu'elles peuvent imprimer. De plus, elles sont incroyablement précises et rapides, donc un outil incontournable pour l'avenir de la fabrication. Aujourd'hui, de nombreuses imprimantes 3D sont utilisées pour ce que l'on appelle le prototypage rapide. Des entreprises du monde entier utilisent désormais des imprimantes 3D pour créer leurs prototypes en quelques heures, au lieu de perdre quelques mois et potentiellement des millions de dollars en recherche et en développement. En fait, certaines entreprises affirment que les imprimantes 3D rendent le processus de prototypage 10 fois plus rapide et 5 fois moins cher que les processus normaux de R&D.

Les imprimantes 3D peuvent jouer un rôle dans presque toutes les industries. Elles ne sont pas seulement utilisées pour le prototypage. Elles sont utilisées, petit à petit, pour de la production en série, allant de la petite pièce à la très grande pièce.

 

Les différents types de technologies et de processus d'impression 3D.

Photopolymérisation / Stéréolithographie (SLA)

Le processus de stéréolithographie, plus connu sous le nom de SLA (stéréolithographie apparatus), est une technique d’impression 3D aussi appelée « écriture en relief » qui se base sur le principe de la photopolymérisation de résine.

Traitement numérique de la lumière (DLP)

C'est une technologie de projection d'images reposant sur l'utilisation d'une puce contenant des miroirs orientables.

Production d'interface liquide en continu (CLIP)

C'est une méthode exclusive d’impression 3D qui utilise la photopolymérisation pour créer des objets solides aux parois lisses, d’une grande variété de formes, à l’aide de résines.


Jet de matériau (Material Jetting)

Le principal avantage de la technologie Material Jetting réside dans sa capacité à imprimer des pièces multimatériaux et en couleur. Grâce à ses multiples têtes d’impression, chaque matériau peut être stocké dans une tête distincte, ce qui permet donc de traiter différentes matières et couleurs.


Jet de liant (Binder Jetting)

C'est un procédé utilisant un agent liant, déposé localement sur une fine couche de poudre, couche par couche, selon le modèle 3D. Il permet de fabriquer des impressions 3D multicolores détaillées, mais aussi des pièces en métal.


Modélisation par dépôt en fusion (FDM)

La technologie FDM permet de créer des modèles conceptuels, des prototypes fonctionnels et des pièces d'utilisation finale en thermoplastiques standard, de qualité technique et haute performance. C'est la seule technologie d'impression 3D professionnelle qui utilise des thermoplastiques de qualité industrielle. Les pièces sont donc d'une résistance mécanique, thermique et chimique.


Fabrication de filaments fondus (FFF)

La FFF (Fused Filament Fabrication) consiste à déposer de la matière couche par couche en utilisant un filament polymère qui est fondu (thermoplastique) à travers un bloc chauffant puis déposé sur le plateau. La pièce est ainsi construite au fur et à mesure, couche par couche.



Fusion multijet (MJF)

La Multi Jet Fusion (MJF) est un processus d’impression 3D industriel qui permet de fabriquer des prototypes fonctionnels et pièces de production en moins de 24 heures. Les pièces finales présentent des finitions de surface de qualité, une résolution, des détails fins et des propriétés mécaniques plus isotropes que celles obtenues par des processus de type frittage laser sélectif. (SLS)


Frittage sélectif par laser (SLS)

Le frittage sélectif par laser est un procédé de fabrication additive utilisant un laser haute puissance pour fritter de petites particules de poudre polymère en une structure solide, sur la base d’un modèle 3D.

L’impression 3D SLS est le choix de prédilection de nombreux ingénieurs et fabricants depuis des décennies. Un faible coût par pièce, une productivité élevée et des matériaux bien rodés sont les caractéristiques qui la rendent idéale pour bon nombre d’applications parmi lesquelles le prototypage rapide et la fabrication de séries de petite taille, de complément ou sur mesure.


Frittage direct de métaux par laser (DMLS)

Le frittage laser direct des métaux (DMLS) est une technologie (cf. fabrication additive) de fusion en lit de poudre qui utilise un faisceau laser pour fusionner la poudre métallique couche par couche. Les couches ou tranches sont la géométrie de la section transversale de la pièce à une certaine hauteur, avec plusieurs couches représentant la pièce entière. La machine appliquera une épaisseur finie de poudre métallique avant l’exposition au laser, le processus se répétant jusqu’à ce que toutes les couches de la pièce aient été exposées. Lorsque le laser fusionne la poudre métallique, la couche actuelle fusionne également avec une ou plusieurs des couches précédentes. La taille de la pièce et les paramètres machine influent sur le temps nécessaire à la construction d’une pièce tridimensionnelle.


Metal Blinder Jetting (MBJ)


Généralement utilisée pour des pièces complexes en petites et moyennes séries, cette technologie utilise un principe de mise en forme sans fusion des poudres métalliques. Le procédé se décompose en deux grandes étapes.

La première étape donne sa forme à la pièce en produisant une pièce dite « à vert » : la forme de la pièce est réalisée par une « imprimante » qui projette, couche après couche un liant, sur un lit de poudre métallique, afin d’agglomérer les particules métalliques qui constituent la forme de la pièce. Ce liant est projeté par des têtes d’impression, qui balayent l’ensemble du lit de poudre et le déposent uniquement là où les poudres doivent être agglomérées. La forme des pièces est ainsi « imprimée ».
Les pièces une fois constituées sont extraites de la machine dans leur gangue de poudre avant d’être placées dans une étuve qui permettra de solidifier le liant et d’obtenir, après dépoudrage, les pièces souhaitées. (cf. cetim.fr)

La seconde étape donne à la pièce ses caractéristiques définitives en frittant la poudre métallique. Le liant est éliminé pendant ce cycle de traitement thermique qui confère aux pièces leurs caractéristiques mécaniques définitives. Au cours de cette opération, les pièces « à vert » subissent un retrait dimensionnel maîtrisable. Des traitements thermiques complémentaires peuvent également garantir une absence de porosité dans la pièce.

Durabilité sociale / BCM

 

L’impression 3D peut être utilisée comme un outil de durabilité sociale. Le coût des imprimantes est de plus en plus abordable, ce qui donne aux pays en développement la possibilité d’en acquérir. Grâce au haut niveau de personnalisation des produits imprimés en 3D, les objets peuvent être réparés plus facilement, ce qui réduit les déchets et augmente la durée de vie des produits. En outre, la possibilité de partager des fichiers en ligne réduit les coûts financiers, les frais de transport et les émissions de CO2.

Par exemple, la pandémie de Covid-19 a donné une forte impulsion à l’utilisation de la technologie 3D, qui s’est révélée d’une extrême importance pour la fabrication urgente d’objets tels que des masques et du matériel chirurgical, indispensables pour faire face aux moments les plus critiques de la crise sanitaire mondiale. En fait, la fabrication d’objets 3D peut être réalisée à la demande à partir de n’importe quel dispositif d’impression dans le monde, de manière décentralisée, en utilisant des conceptions partagées en ligne. L’impression 3D et le Cloud Manufacturing ont ainsi révolutionné les systèmes de production et de gestion de la chaîne d’approvisionnement

L'impression 3D au niveau politique 

 

Au cours des dernières années, les gouvernements européens ont apporté un soutien croissant aux technologies de fabrication additive en développant des programmes spécifiques pour réglementer leurs utilisations. Les Nations Unies se battent également pour faciliter l’accès à ces technologies dans les pays en développement et éviter que leur utilisation ne soit confinée aux universités et aux laboratoires spécialisés. 

Le président de la République a présenté, mardi 12 octobre, le Plan France 2030, qui vise à développer la compétitivité industrielle nationale. Ce plan se déclinera en 30 milliards d’euros investis, sur cinq ans, en vue de renforcer la souveraineté industrielle du pays en misant sur l’innovation et la production. Alors que la crise due au Covid 19 est venue rappeler les fragilités persistantes de l’Hexagone, avec des épisodes de pénurie dans des moments critiques, et son retard dans la recherche, lorsqu’il a fallu mettre au point un vaccin. Le plan se veut aussi une réponse tacite au déclin industriel français en misant sur les nouvelles technologies, l'innovation et surtout les startups favorisant l'émergence des procédés comme celui du Cloud Manufacturing ainsi que l'impression 3D à grande échelle.

Il s’ensuit que la réalité des entreprises et du monde du travail en sera également profondément influencée dans un avenir très proche. Comme l’avait prédit le futurologue américain Alvin Toffler en 1980, la différence entre producteurs et consommateurs devient de plus en plus subtile, les « prosommateurs », ou producteurs-consommateurs, consommant ce qu’ils produisent et partageant leurs créations avec d’autres individus.

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