Comment fonctionne une imprimante 3D ? [A Beginner-Friendly Guide]


Dans le monde d’aujourd’hui, il semble qu’il y ait une imprimante 3D pour tout. Des petits gadgets aux maisons entières, ces machines peuvent concrétiser presque tous les modèles.

Donc, comment fonctionne une imprimante 3D? Quelles techniques utilise-t-il ? De quels matériaux a-t-il besoin pour l’impression ?

Voyons:

Qu’est-ce qu’une imprimante 3D ?

Une imprimante 3D est une machine qui utilise procédés additifs créer objets en trois dimensions depuis conceptions assistées par ordinateur. L’inventeur japonais Hideo Kodama a mis au point cette technologie qui remonte au début des années 1980.

Mais ce n’est qu’au début des années 2010 qu’il est devenu populaire en raison de son prix abordable. Contrairement aux versions précédentes, nous avons même actuellement des imprimantes portables.

Technologie d’impression 3D est principalement utilisé dans les domaines de l’ingénierie et de la fabrication. Cependant, il fait également son chemin dans:

  • Soins de santé: Les technologues biomédicaux l’utilisent pour créer des organes prothétiques et imprimer des médicaments pharmaceutiques.
  • Bâtiment et construction: La technologie peut construire des maisons abordables, des abris temporaires et des structures pour les interventions d’urgence.
  • Mode: Elle peut produire des chaussures et des vêtements à la demande.
  • Nourriture: Certaines entreprises et restaurants haut de gamme l’utilisent pour préparer, habiller et décorer les repas. Oui vraiment.

Actuellement, le impression numérique 3D l’industrie a un taille du marché d’environ 12 milliards de dollars. Et à mesure que la technologie se développe, davantage d’applications qui changent la vie sont susceptibles d’émerger.

Avant cela, regardons comment cela fonctionne.

Comment fonctionne une imprimante 3D ?

Il commence d’abord par créer un modèle numérique. Vous pouvez le faire en utilisant impression en 3D ou le rendu logiciel.

Ensuite, la conception subit trancher, où il est divisé en des milliers de couches minces.

Ensuite le réel Processus d’impression 3D commence!

Il existe trois techniques :

Types de techniques 3D

Voici tout sur l’impression 3D techniques et imprimantes que vous devez connaître :

1. Modélisation des dépôts de fil fondu (FDM)

La modélisation des dépôts en fusion (FDM) est la Le plus commun Technique d’impression 3D. Il utilise un filament de matériel qui est poussé à travers un buse chauffée.

Ce fond cela facilite l’application couche par couche pour créer votre objet. Le plastique alors durcit en refroidissant, vous donnant un produit en trois dimensions.

Il existe deux principaux types d’imprimantes FDM :

  • Coordonnée cartésienne : Pour créer l’objet, la tête d’impression doit se déplacer le long des axes X, Y et Z. Cette machine est le type le plus populaire car elle est bon marché, ultra-portable et idéale pour les débutants.
  • Delta: Celui-ci utilise une tête d’impression suspendue, suspendue dans les airs par trois bras reliés à la base. Ceux-ci déplacent la pointe de haut en bas selon les besoins pour créer des figures. C’est un peu plus cher et plus grand que la première option.

2. Jet de liant

Le jet de liant utilise un matière ressemblant à de la poudre pour créer des objets. Il dépose les couches sur une plate-forme de construction tout en collage eux à l’aide d’un adhésif.

L’avantage de cette technologie est qu’elle peut imprimer en plusieurs couleurs et matériaux. En revanche, il faut plus long à imprimer et ne crée pas d’éléments robustes comme FDM.

La taille des machines est un autre inconvénient de cette impression numérique 3D processus. Ils ne sont pas seulement énormes mais aussi chers.

3. Dépôt d’énergie directe

Cette technique utilise un faisceau laser de grande puissance pour fondre et déposer de la matière. Contrairement au FDM, la tête d’impression se déplace horizontalement vers le haut pour créer un produit.

Elle est différente des autres méthodes car elle peut imprimer avec plusieurs matériaux et les alliages de métaux. Mais les imprimantes à dépôt direct d’énergie sont coûteuses et relativement lentes.

Cette méthode est standard pour créer de gros objets à des fins commerciales. Vous pouvez trouver ses imprimantes dans des secteurs tels que l’aérospatiale, la marine, la défense, le pétrole, le gaz, etc.

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4. Jet de matériau

Le jet de matière utilise une tête d’impression pour déposer des gouttelettes de matières liquides. Il est similaire à FDM mais utilise lumière ultraviolette (UV) pour solidifier les couches beaucoup plus rapidement.

Malheureusement, vous ne pouvez utiliser que polymères et cires en utilisant cette méthode. Cela est dû à la nature complexe de la liquéfaction d’autres matériaux potentiels.

Les imprimantes à jet de matière font également partie des machines 3D les plus chères du marché. Mais ils sont disponibles en différentes tailles, y compris les types compacts et de qualité commerciale.

5. Photopolymérisation

Ce type conventionnel de Technologie d’impression 3D les usages Le rayonnement UV pour solidifier des couches de résine liquide. Il comprend deux techniques différentes : stéréolithographie (SLA) et traitement numérique de la lumière (DLP).

Le premier emploie une plate-forme de construction qui monte et descend les sections de solidification à l’aide d’un Faisceau UV. En revanche, la deuxième option utilise un projecteur électronique pour couler des micro-unités d’un objet.

Ces deux méthodes sont extrêmement précises et produisent des produits de haute qualité. Mais ils sont parfois lents et vous ne pouvez utiliser que des matériaux photopolymères.

Bien que les imprimantes à photopolymérisation soient coûteuses, elles sont disponibles dans des tailles compactes et grandes. Ils sont courants dans l’industrie manufacturière en raison de leur capacité à créer des conceptions complexes.

6. Stratification des feuilles

La stratification de feuilles est une méthode unique qui lie de fines couches de matériaux pour former un 3impression dimensionnelle. La technique comprend fabrication additive par ultrasons (UAM) et fabrication d’objets laminés (LOM).

Comme son nom l’indique, la première méthode utilise soudage par ultrasons pour assembler des pièces métalliques légères. Contrairement à lui, LOM utilise le fusionner de enduit adhésif matériaux pour créer des objets.

Un montant supplémentaire de usinage à commande numérique par ordinateur (CNC) est nécessaire pour fabriquer les formes souhaitées. Cela implique l’élimination des matériaux indésirables pour façonner différents modèles.

Cette technique est populaire dans la production de modèles et de prototypes 3D. Les fabricants l’utilisent également pour créer des produits d’utilisation finale et des pièces fonctionnelles.

7. Frittage au laser

Cette technique utilise un laser qui sélectivement fait fondre un matériau pulvérulent sur un lit. Il aligne également les couches résultantes pour correspondre au profil en coupe transversale de votre objet.

Il existe trois manières de faire imprimé en 3D objets utilisant la stratification de feuille :

  • Frittage Laser Sélectif (SLS): Cette méthode de fusion sur lit de poudre utilise un Laser CO2 pour coller les composés de nylon. Elle fabrique des produits à partir de plusieurs matériaux, dont des plastiques et des métaux.
  • Fusion Laser Sélective (SLM): C’est similaire à la première option mais utilise un laser proche infrarouge faire fondre les couches. En conséquence, vous pouvez créer des objets presque parfaits avec cette technique.
  • Frittage laser direct de métal (DMLS) : Cette méthode utilise un laser à fibre pour fusionner de minuscules particules d’alliages métalliques. Il peut produire des pièces solides et fonctionnelles à partir d’une large gamme de matériaux.

Les méthodes ci-dessus sont courantes dans l’industrie de l’acier et de la céramique. Les fabricants les utilisent pour créer des superalliages qui ont des surfaces brillantes et propres.

Quels matériaux les imprimantes 3D utilisent-elles ?

Les imprimantes 3D utilisent une large gamme de matériaux qui incluent :

  • Polymères : Ce sont les plus courantes de toutes les substances. Ils comprennent les résines, le nylon, le polyéthylène, le polycarbonate, etc. La plupart d’entre eux sont légers, durables et économiques.
  • Les métaux: Vous pouvez également utiliser des métaux tels que l’aluminium, le laiton et l’acier inoxydable dans l’impression 3D. Ces matériaux sont assez robustes et idéaux pour la production de pièces de machines.
  • Céramique: Certaines imprimantes peuvent également créer des objets à partir d’argile, de porcelaine et de verre. Ils conviennent à la réalisation de prototypes et de maquettes.
  • Nourriture: Grâce à cette technologie, vous pouvez l’utiliser pour habiller vos repas. Quelques Exemples d’impression 3D de nourriture comprennent le sucre, le chocolat, la pizza, etc.
  • Fibre de carbone: Il s’agit d’un matériau solide et léger destiné à être utilisé dans l’industrie aérospatiale. Il aide à fabriquer des pièces d’avions et des composants de satellites.
  • Papier: Ce matériau crée des prototypes 3D réalistes et aux détails vifs. C’est bon marché, écologique et facile à modéliser.
  • Nitinol : Cette substance aide à créer des implants médicaux. Il est super élastique mais très résistant à la flexion.
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Passons maintenant aux avantages et aux inconvénients de l’utilisation de cette technologie.

impression en 3D Avantages et inconvénients

Le Avantages et inconvénients de l’impression 3D sont les suivants:

Avantages

Les avantages incluent :

  • C’est abordable et facile à démarrer : Vous n’avez pas besoin de vous ruiner pour créer votre entreprise. Vous n’avez besoin que d’un ordinateur, du bon logiciel et d’une imprimante 3D. Les entreprises établies peuvent l’utiliser pour réduire les coûts de prototypage et de composants de construction.
  • Exactitude et précision accrues : Les imprimantes 3D peuvent créer de minuscules pièces et composants, qui sont presque exempts d’erreurs.
  • Plus grande liberté de conception : Vous êtes libre de travailler et d’expérimenter différentes formes et tailles. Vous pouvez créer tout ce qui est inimaginable sans vous soucier du processus de fabrication.
  • Applications polyvalentes : Les imprimantes 3D ont un large éventail d’utilisations dans différentes industries. Ils comprennent la santé, l’automobile, l’aérospatiale, la construction, l’éducation, etc.
  • Gain de temps et efficacité: Cette technologie peut vous aider à gagner du temps. Une fois que vous avez le modèle, la création du produit final peut prendre quelques heures ou quelques jours.
  • Moins de déchets: Les produits nécessitent des quantités importantes de matériaux pour être terminés, quel que soit le Processus d’impression 3D vous employez. Ceci est différent des méthodes traditionnelles qui causent beaucoup de gaspillage.

Les inconvénients

Les inconvénients incluent:

  • Compromis sur la qualité : Les produits fabriqués à partir de l’impression 3D n’ont pas la durabilité de ceux fabriqués à l’aide de méthodes traditionnelles. Le processus additif couche par couche qu’il utilise réduit la résistance du produit en 10 à 50%.
  • Couleurs limitées : La plupart des machines ne peuvent imprimer qu’en une seule couleur. Cela limite le nombre d’applications et de produits que vous pouvez créer.
  • Les modèles nécessitent un post-traitement : Certains articles nécessitent une certaine forme de raffinement, comme le ponçage, la peinture et le polissage. En tant que tel, cela peut augmenter le coût et le temps de production.
  • Difficile à mettre à l’échelle : L’impression 3D n’est pas adaptée aux produits fabriqués en série. Cela nécessite des centaines de machines qui peuvent devenir coûteuses à long terme.
  • Problème de copyright: Cette technologie permet aux pirates de contrefaire facilement des articles d’autres sociétés.
  • Menace la sécurité de l’emploi : Au fur et à mesure que cette technologie progresse, elle peut remplacer le travail humain, entraînant des pertes d’emplois.
  • Préoccupations environnementales: La plupart des matériaux utilisés dans l’impression 3D ne sont pas biodégradables, ce qui expose l’environnement à la pollution.

Conclure

Une imprimante 3D crée un objet tridimensionnel réel à l’aide d’un fichier numérique. Il construit un élément en ajoutant des matériaux couche par couche jusqu’à ce qu’il soit terminé.

Dans l’ensemble, la technologie s’avère polyvalente et salvatrice. Il a des applications potentielles infinies dans différentes industries.

De la création d’implants médicaux à la fabrication de pièces automobiles, les possibilités sont infinies !