Impression 3D : tout ce que vous devez savoir !
Comme leur nom l'indique, les imprimantes 3D peuvent fabriquer des objets en trois dimensions à partir d'une sélection de produits. Ils se généralisent, apparaissant dans des magasins tels que Staples, Ideal Buy et également Home Depot, et vous pouvez également obtenir des imprimantes 3D ainsi que leurs produits sur Amazon.com ou d'autres sites de commerce électronique. Bien qu'elles se trouvent encore principalement dans les magasins ou les salles d'exposition, dans les collèges et les centres communautaires, les imprimantes 3D sont de plus en plus installées dans les bureaux, les salles de jeux, ainsi que les cuisines - et peut-être aussi dans une résidence près de chez vous, si ce n'est la vôtre. .
Qu'est-ce que l'impression 3D ?
L'impression 3D est une procédure de fabrication dans laquelle le matériau est fixé, couche par couche, pour développer un objet en trois dimensions. (Ceci est considéré comme une procédure additive car l'article est construit à partir de zéro, au lieu de processus soustractifs dans lesquels le produit est réduit, percé, fraisé ou usiné.) Bien que les imprimantes 3D utilisent une gamme de matériaux (tels que le plastique ou l'acier), elles sont capables de transformer des données électroniques constituées de données tridimensionnelles, qu'elles soient créées sur un programme de conception assistée par ordinateur (CAO) ou de production assistée par ordinateur (WEBCAM), ou à partir d'un scanner 3D, directement en éléments physiques.
L'impression 3D est-elle égale à l'impression ?
Oui, l'impression 3D peut être considérée comme une impression, mais pas comme on le pense généralement. Techniquement parlant, l'impression 3D est une excroissance de l'impression standard, dans laquelle une couche de produit (généralement de l'encre) est appliquée. En règle générale, il est si mince qu'il n'y a pas d'élévation visible (bien qu'avec les imprimantes à encre solide, il soit plutôt plus épais). Ce que fait l'impression 3D, c'est prolonger considérablement cette hauteur grâce à l'application de plusieurs couches. Il serait donc certainement logique d'élargir la définition de l'impression pour inclure la fabrication d'articles tridimensionnels de cette manière.
Comment fonctionne exactement l'impression 3D ?
Tout comme les imprimantes traditionnelles, les imprimantes 3D utilisent une sélection de technologies modernes. Le plus communément compris est la modélisation par dépôt fondu (FDM), également connue sous le nom de fabrication de filaments fondus(FFF). Dans celui-ci, un filament - composé d'acrylonitrile butadiène styrène, d'acide polylactique ou d'un autre thermoplastique - est décongelé et déposé via une buse d'extrusion chauffée en couches. Les toutes premières imprimantes 3D à être commercialisées, fabriquées au milieu des années 1990 par Stratasys avec l'aide d'IBM, utilisaient FDM (un terme déposé par Stratasys), comme la plupart des imprimantes 3D destinées aux consommateurs, aux amateurs et aussi aux écoles. t3>
Une autre innovation utilisée dans l'impression 3D est la stéréolithographie. Dans celui-ci, un laser UV est rayonné directement dans un baril de photopolymère sensible aux ultraviolets, cartographiant l'objet à produire sur sa surface. Le polymère se renforce partout où le faisceau de lumière le touche, ainsi que le faisceau de lumière "imprime" les choses couche par couche selon les instructions de la CAO ou WEB CAM documente son fonctionnement.
Dans une variante de cela, vous avez également l'impression 3D par projecteur de lumière numérique (DLP). Cette méthode révèle un polymère liquide à la lumière d'un projecteur de traitement numérique de la lumière. Cela durcit le polymère couche par couche jusqu'à ce que les choses soient construites, et aussi le polymère restant fluide est drainé.
La modélisation multi-jets est un système d'impression 3D semblable à un jet d'encre qui pulvérise un liant teinté semblable à de la colle sur des couches successives de poudre où les choses doivent être formées. C'est l'une des approches les plus rapides, et aussi l'une des rares à prendre en charge l'impression multicolore.
Il est possible de modifier un jet d'encre conventionnel pour publier avec des produits autres que l'encre. Les bricoleurs entreprenants ont des têtes d'impression construites ou modifiées, généralement des têtes piézoélectriques, pour travailler avec de nombreux produits - imprimant parfois les têtes d'impression elles-mêmes sur diverses autres imprimantes 3D ! Des entreprises comme MicroFab Technologies commercialisent des têtes d'impression compatibles 3D (en plus de systèmes d'impression complets).
Le frittage laser exigeant (SLS) utilise un laser de haute puissance pour fusionner des morceaux de plastique, de métal, de céramique ou de verre. À la fin du travail, le produit restant est réutilisé. La fusion par faisceau lumineux d'électrons (EBM) utilise - vous l'avez deviné - un faisceau lumineux d'électrons pour faire fondre la poudre d'acier, couche par couche. Le titane est généralement utilisé avec EBM pour fabriquer des implants cliniques, en plus des pièces d'avion.
Selon la stratégie, les imprimantes 3D peuvent utiliser une gamme de matériaux, y compris, mais sans s'y limiter, les métaux (acier inoxydable, soudure, aluminium, ainsi que le titane parmi eux) ; les plastiques et également les polymères (y compris les composés qui combinent les plastiques avec les métaux, le bois, ainsi que d'autres matériaux) ; porcelaines; plâtre; verre; et même des aliments comme le fromage, la garniture et le chocolat ! (Consultez notre guide sur les types de filaments d'imprimante 3D.).
Qui a inventé l'impression 3D ?
La première imprimante 3D, qui utilisait la méthode de stéréolithographie, a été créée par Charles W. Hull au milieu des années 1980. La stéréolithographie a généralement été une technique industrielle coûteuse, avec des machines coûtant dans les cinq et aussi six chiffres, mais ces dernières années ont en fait vu l'avènement d'imprimantes de stéréolithographie spécialisées dans les ordinateurs de bureau coûtant quelques milliers de dollars, ainsi que des systèmes grand public qui commencent bien sous un grandiose.
En 1986, Hull a créé 3D Equipment, une entreprise qui propose aujourd'hui des imprimantes 3D utilisant diverses innovations. Ils vont des kits d'entrée de gamme aux systèmes d'entreprise sophistiqués, et 3D Systems propose également des services de pièces à la demande, principalement aux utilisateurs de l'entreprise.
Quels sont les avantages de l'impression 3D ?
Grâce à l'impression 3D, les développeurs ont la possibilité de transformer rapidement des idées en conceptions ou modèles 3D (alias "prototypage rapide") et d'effectuer des modifications de conception rapides. Il permet aux fabricants de produire des produits à la demande plutôt qu'en grandes séries, ce qui améliore l'administration des stocks et réduit la surface d'entreposage. Les habitants des régions éloignées peuvent fabriquer des objets qui leur seraient certainement ou autrement inaccessibles.
D'un point de vue pratique, l'impression 3D peut économiser de l'argent et du matériel par rapport aux méthodes soustractives, car très peu de matière première est gaspillée. Et il promet également de transformer la nature de la fabrication, permettant à terme aux consommateurs de télécharger et d'installer des applications pour publier même des objets 3D compliqués, y compris, par exemple, des appareils électroniques, dans leur propre maison.
Que peuvent faire les imprimantes 3D ?
Les concepteurs utilisent des imprimantes 3D pour créer rapidement des versions de produits ainsi que des modèles, mais elles sont également largement utilisées pour fabriquer des produits finaux. Parmi les articles fabriqués avec des imprimantes 3D figurent des modèles de chaussures, des meubles, des pâtes à tartiner à la cire pour la fabrication de bijoux précieux, des outils, des trépieds, des cadeaux mais aussi des articles uniques et des jouets. Les secteurs de l'automobile et du transport aérien utilisent des imprimantes 3D pour fabriquer des composants. Les musiciens peuvent développer des sculptures, ainsi que les architectes peuvent produire des maquettes de leurs projets. Les archéologues utilisent des imprimantes 3D pour reconstruire des modèles d'artefacts fragiles, y compris plusieurs des antiquités qui ont été endommagées ces dernières années par l'Etat islamique. De plus, les paléontologues ainsi que leurs stagiaires peuvent reproduire des systèmes squelettiques de dinosaures ainsi que d'autres fossiles. Consultez notre galerie d'objets d'impression 3D basiques et utiles.
Les médecins et les professionnels de la santé peuvent utiliser l'impression 3D pour fabriquer des prothèses, des aides auditives, des dents fabriquées et également des greffes osseuses, ainsi que des conceptions répliquées d'organes, de masses et d'autres structures physiques internes à partir de tomodensitogrammes en vue d'une intervention chirurgicale. Un bel exemple est Task Daniel, qui imprime en 3D des bras prothétiques et aussi des mains pour les cibles de la violence au Soudan. De plus, les imprimantes 3D en cours de développement qui peuvent déposer des couches de cellules pour développer des organes artificiels (tels que les reins et les capillaires) sont actuellement au stade de la R&D.Il y a aussi une place pour l'impression 3D en criminalistique, par exemple pour dupliquer une balle logée à l'intérieur d'une victime
Les appareils électroniques imprimés sont un ensemble d'approches d'impression qui permettent d'imprimer des outils ou des câbles numériques sur des produits polyvalents tels que des étiquettes, des tissus et également du carton, par application d'encres numériques ou optiques. Elle propose la fabrication à très bas prix de gadgets peu performants. L'électronique imprimée commence à être intégrée à l'impression 3D, permettant l'impression de circuits ou de dispositifs en couches. Une conséquence naturelle de cette puissante combinaison est qu'un jour vous pourrez peut-être imprimer des gadgets à partir de stratégies 3D au lieu de les acheter.
La préparation des aliments est une autre méthode que les imprimantes 3D peuvent utiliser. L'Institut culinaire français utilise une imprimante 3D open source Fab@Home créée au Cornell College pour préparer des spécialités imaginatives, et le MIT a en fait produit une imprimante alimentaire 3D appelée Cornucopia. Une poignée d'établissements de restauration testent des modèles d'imprimantes alimentaires. L'étude de recherche sur l'impression 3D de la NASA a porté sur l'impression alimentaire, comme la pizza imprimée en 3D.
Une poignée d'imprimantes 3D alimentaires sont en fait devenues facilement disponibles. Ils ont tendance à se concentrer sur des aliments spécifiques, comme de délicieux chocolats, des pancakes ou des biscuits.
Que sont les solutions d'impression 3D ?
Vous n'avez pas besoin de posséder une imprimante 3D pour en tirer profit. Plusieurs solutions d'impression 3D, comme Shapeways ou encore Sculpteo, impriment des cadeaux mais aussi d'autres petits produits sur commande sur leurs propres imprimantes 3D, puis les livrent au consommateur. Les clients peuvent soit envoyer leurs propres fichiers d'objets 3D, soit sélectionner des objets, dont la majorité ont été créés par divers autres utilisateurs de la solution, à partir d'un catalogue en ligne.
Cependant, les solutions d'impression 3D ne sont plus réservées aux spécialistes. De grandes entreprises telles qu'UPS ont en fait présenté des solutions d'impression 3D, et certaines imprimeries standard ont en fait ajouté l'impression 3D à la demande à leur arsenal.
Où puis-je me procurer une imprimante 3D ?
La plupart des fournisseurs d'imprimantes 3D vendent leurs produits directement en ligne. De nombreux e-commerçants les équipent actuellement, consistant en des entreprises exclusivement en ligne telles qu'Amazon.com, mais aussi d'autres qui ont en plus des magasins physiques. Certains des derniers, tels que Walmart, Ideal Buy et Staples, les proposent en magasin en plus d'en ligne, mais assurez-vous de rechercher l'accessibilité des magasins sur leurs sites car tous les points de vente ne les proposent pas. Un certain nombre de magasins d'imprimantes 3D ont ouvert dans des villes importantes. Par exemple, iMakr possède des magasins à Londres ainsi qu'à New York.
Quelques vendeurs en ligne se concentrent sur les imprimantes 3D, comme Dynamism, qui vend une gamme d'imprimantes 3D de différentes marques et offre en plus une assistance client.
De quel logiciel ai-je besoin pour l'impression 3D ?
Presque toutes les imprimantes 3D acceptent les documents dans ce qu'on appelle la mise en page STL (appelée stéréolithographie). Ces types de données peuvent être générés par de nombreux types d'applications logicielles de CAO, des packages commerciaux coûteux comme AutoCAD aux produits gratuits ou open source tels que Google SketchUp et également Blender ou Food Processor. Pour ceux qui ne sont pas enclins à créer leurs propres documents 3D, les sources de données d'objets 3D telles que Thingiverse de MakerBot proposent divers documents d'éléments 3D qui peuvent être téléchargés et installés ainsi qu'imprimés.
De nombreuses imprimantes 3D sont livrées avec une collection d'applications logicielles, fournies sur disque ou proposées en téléchargement, qui incluent tout ce dont vous avez besoin pour obtenir l'impression. Les collections fournissent généralement un programme de gestion de l'imprimante et un slicer qui, pour préparer l'impression, stylise le fichier choses en couches en fonction de la résolution choisie et d'autres variables. Certaines collections incluent un programme pour "réparer" les données de l'article en traitant les problèmes qui pourraient interférer avec une impression fluide.Les programmes sont apparus du mouvement open source RepRap, à partir duquel l'impression 3D passionnée s'est établie. Avec certaines imprimantes, vous pouvez choisir les programmes de pièces spécifiques à télécharger et à installer au lieu d'opter pour tout ce qui est fourni dans la suite. Quel avenir pour l'impression 3D ? Une gamme d'imprimantes 3D pour les résidences ainsi que les entreprises locales est facilement proposée - PCMag en a en fait passé en revue une assez grande variété - mais elles sont encore généralement considérées comme des appareils exotiques et plutôt coûteux. Attendez-vous à ce que cela se transforme dans les prochaines années, lorsque les imprimantes 3D deviendront de plus en plus courantes dans les maisons - que l'on trouvera sur les établis, dans les ateliers, dans les bureaux à domicile et même dans la cuisine. Vous ne les trouverez peut-être pas dans tous les foyers, mais ils deviendront vitaux pour ceux qui en ont. Essentiellement, les articles fabriqués avec des imprimantes 3D avaient des intérieurs uniformes, mais nous commencerons à voir des développements plus compliqués incorporant plusieurs produits et composés, ainsi que des appareils électroniques. Avec les imprimantes 3D d'aujourd'hui, si vous perdez le couvercle de la batterie de votre télécommande de TÉLÉVISION, il peut être possible de publier un couvercle de remplacement. Avec demain, si vous perdez votre télécommande, vous pourrez peut-être publier une toute nouvelle télécommande. En outre, l'impression 3D s'impose dans les espaces célestes. La NASA explore les imprimantes 3D à bord de la station spatiale internationale. En fin de compte, les imprimantes 3D pourraient être utilisées pour créer des habitats sur Mars et dans d'autres mondes. Pour empêcher les astronautes de Beauty 13 de mourir d'asphyxie au monoxyde de carbone, la NASA devait en fait trouver un moyen d'insérer une solution carrée dans un trou rond. S'il y avait effectivement eu une imprimante 3D à bord, ils auraient peut-être pu résoudre facilement le problème en concevant et en publiant un connecteur. Les astronautes ne peuvent pas visiter Residence Depot s'ils ont besoin de changer un interrupteur ou un widget, mais une imprimante 3D peut en fabriquer un si nécessaire. De plus, nous verrons des imprimantes 3D dans des bases antarctiques et d'autres endroits éloignés de la Terre, où les individus ne peuvent pas attendre six mois le prochain réapprovisionnement pour remplacer des pièces ou des outils vitaux. Les applications médicales de l'impression 3D ne s'arrêtent pas aux prothèses, aux appareils auditifs et aux couronnes dentaires. (Voir "Que peuvent faire les imprimantes 3D ?" ci-dessus pour un aperçu de ce qui est en préparation.) Les pièces de remplacement ne doivent pas nécessairement se limiter à la mécanique. Ces dernières années, nous avons effectivement assisté à une explosion de la variété et des utilisations des imprimantes 3D. C'est comme l'informatique personnelle vers 1980. Bien qu'il soit assez facile de voir quelques-uns des endroits où l'impression 3D va certainement se ramifier, d'autres ont dépassé notre capacité d'anticipation, tout comme personne en 1980 n'aurait pu l'imaginer. beaucoup de ce que deviendrait l'ordinateur de bureau. Il est possible que l'impression 3D n'ait pas la même influence que l'ordinateur sur le degré de consommation de la vie quotidienne, mais elle a le potentiel de transformer la production et, peut-être plus important encore, de la mettre entre les mains des utilisateurs quotidiens. Une chose est sûre, cependant : l'impression 3D est là pour rester.