Centre d'apprentissage 3D
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Les bases de l'impression 3D

02

Guide de design

03

Préparer un fichier 3D

04

Découpe et gravure laser

05

Impression 3D pour les entreprises

06

Choisissez le meilleur matériau d'impression 3D

07

Les logiciels pour l'impression 3D

08

Les technologies d'impression 3D

09

Les applications de l'impression 3D

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Les meilleurs articles de Sculpteo

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Personnalités de l'impression 3D

Le Guide Complet: Qu'est-ce que l'Impression 3D ?

Introduction

L’impression 3D, ou fabrication additive, est devenue au fur et à mesure des années une méthode de fabrication fiable et utilisée dans de nombreux secteurs. Mais savez-vous vraiment ce qu’est l’impression 3D, comment elle fonctionne et quelles sont les applications possibles ?

Les bases de l’impression 3D

L’impression 3D est une technique de fabrication de plus en plus utilisée aujourd’hui pour les preuves de concepts, les prototypes et les produits finis. Les entreprises implémentent l’impression 3D à différents niveaux de leur production, repensant leur stratégie d’entreprise avec cet avantage compétitif. 

Les ingénieurs, designers et amateurs élaborent des applications innovante grâce à cette technologie. L’impression 3D est une technique permettant de construire des objets couche par couche, depuis un fichier 3D. Le procédé transforme littéralement la version digitale d’un objet en version physique.

L’histoire de l’impression 3D

Il y a une réelle histoire de l’impression 3D: La fabrication additive n’est pas une nouvelle technique de fabrication. Mais savez-vous quelle a été la toute première technologie développée? La Stéréolithographie, ou SLA. La première tentative a été faite par une équipe d’ingénieurs français composée de Alain Le Méhauté, Olivier de Witte et Jean-Claude André. Mais à cause d’un manque de perspective côté business, le projet a été abandonné. 

C’est au même moment que l’Américain Charles Hull, développe cette technologie et dépose un premier brevet pour la Stéréolithographie SLA en 1986. Il a fondé 3D Systems Corporation et en 1988, la SLA-1, son tout premier produit commercial, a été lancé. 

Dans les années 90, les principales technologies ont été développées, comme la technologie de Dépôt de fil fondu, ou FDM. C’est donc à ce moment-là que les principales imprimantes 3D et les principaux outils de CAO ont été développés. 

Depuis le début des années 2000, les évolutions de la fabrication additive se font de plus en plus rapides et de nouvelles applications sont trouvées tous les ans: l’impression 3D dans le médical, dans l’automobile, ou encore pour des applications mécaniques… Cette technologie offre de nouvelles opportunités dans tous les secteurs. Nous verrons plus en détail les applications de la fabrication additive dans la suite de cette article. 

Comment fonctionne l’impression 3D

Il n’existe pas une seule et unique façon d’imprimer en 3D. En effet, en pensant à l’impression 3D, beaucoup de personnes pensent encore à l’impression FDM. Mais l’impression 3D est beaucoup plus que cela. Il existe actuellement plusieurs techniques pour créer des pièces de façon additive. Le choix du matériau et de la technologie sera déterminé en fonction de la nature de votre projet. De quelles propriétés avez-vous besoin ? De quelle résistance ? Voici comment fonctionnent les principales technologies d’impression 3D.

Impression 3D de plastique

  • Le Frittage Sélectif par Laser, ou SLS : Cette technique d’impression 3D créé des objets en frittant la poudre à l’intérieur de l’imprimante, grâce à un laser. Durant de procédé fonctionnant couche par couche, le lit de poudre est préchauffé et un laser vient fritter la poudre en fonction du fichier 3D pour créer un objet solide. 
  • Dépôt de fil ou FDM:  Cette méthode d’impression 3D est bien connue des amateurs, mais aussi du milieu de l’éducation. Les imprimantes 3D FDM utilisent une ou deux têtes d’impression pour la déposition de matériau fondu. Le matériau est fondu et extrudé à travers la buse d’impression, pour créer l’objet désiré, couche par couche. L’impression FDM est principalement connue pour être une technique d’impression 3D plastique, mais il est maintenant possible de l’utiliser afin d’imprimer du métal par exemple. 
3D printing plastic nylon

Impression 3D de résine

  • CLIP, ou DLS: La technologie DLS est développée par Carbon et fonctionne en projetant une séquence continue d’images UV, générées par un projecteur digital de lumière, à travers une vitre UV-transparente derrière un bain de résine. La zone morte créée au dessus de la vitre maintient une interface liquide au derrière la pièce. Au-dessus de la zone morte, la partie durcie est extraite du bain de résine.
  • Polyjet: Cette technologie d’impression 3D de résine projette des couches de liquide photopolymère durcissable sur un plateau d’impression. Le logiciel calcule le placement des photopolymères et du matériau de support durant l’étape de pré-process. Ensuite, durant l’impression, l’imprimante 3D de résine projette et traite instantanément par UV de petites gouttes de photopolymère liquide. 
  • Stéréolithographie, ou SLA: La stéréolithographie est la première technique d’impression 3D créée. La technique SLA est un procédé d’impression 3D qui utilise un réservoir rempli de photopolymères liquides, solidifiés à l’aide d’une lumière UV. Un objet peut être imprimé en 3D en étant déplacé de bas en haut (ou inversement) afin de créer de l’espace pour les polymères non solidifiés dans le fond du réservoir.
3D printing resin

Impression 3D de métal

    • Frittage Laser Direct de Métal, ou DMLS: Ces imprimantes 3D créent des pièces de façon additive en frittant une fine poudre de métal. Le procédé est assez similaire à celui utilisé pour le Frittage Sélectif par Laser pour le plastique. La différence est la température de frittage, beaucoup plus élevée pour les techniques d’impression de métal. En effet, le polyamide doit être fritté entre 160°C et 200°C, alors que le métal fond à une température comprise entre 1510°C et 1600°C.
    • La Fusion Sélective par Laser, ou SLM: Contrairement à la technologie DMLS, SLM fond complètement la poudre et de ce fait, a besoin d’atteindre une température beaucoup plus élevée. A part cela, le procédé d’impression reste le même, un laser vient fritter la poudre afin de créer un objet solide, couche par couche.
    • Projection de liant ou Binder Jetting: Cette méthode de fabrication additive créée des pièces en métal de façon additive. La projection de liant utilise un agent liant, qui est déposé sur la poudre en fonction du modèle 3D. La poudre est alors traitée et solidifiée couche par couche. Une fois le procédé terminé, la boîte de construction est retirée de l’imprimante 3D et placée dans un four. Après cette étape il est possible d’extraire les pièces et la poudre est retirée grâce à des brosses et des souffleurs d’air.
    robust 3d printing

    Impression 3D de couleur

    • Colorjet: Cette technologie crée des pièces multicolores. Comme les autres procédés d’impression, les pièces sont créées couche par couche. Deux têtes d’impression passent sur le lit de poudre afin de faire adhérer la couleur à l’objet en même temps.  

    Comment sélectionner la meilleure technique d’impression 3D ?

    Tous les procédés d’impression 3D ont leurs avantages et leurs limitations. Toutes les industries et les projets ont leurs propres spécificités et exigences. La nature de votre projet vous aidera donc à déterminer la technologie et le matériau parfaits pour votre projet. Choisir la bonne technologie d’impression 3D et le bon matériau participera au succès de votre impression 3D. Les propriétés mécaniques de votre objet dépendent des propriétés mécaniques du matériau choisi pour imprimer en 3D. 

    Avez-vous besoin d’un matériau flexible, ou caoutchouteux ? Votre objet doit-il résister à la chaleur ? Avez-vous besoin d’un matériau peu coûteux pour vos prototype, ou de créer des pièces très détaillées pour votre produit fini ? Les possibilités sont infinies, mais une fois que vous avez trouvé la technique d’impression 3D parfaite, pensez à suivre les guides de design liés au matériau et au processus d’impression, afin de profiter de tous les avantages de celui-ci.

    Quels sont les matériaux utilisés en impression 3D ?

    En parlant de matériau, savez-vous quels sont les matériaux utilisés en impression 3D ? Qu’il s’agisse de plastiques robustes ou de métaux légers, l’impression 3D est maintenant capable de créer des pièces avec une grande variété de matériaux. Comme nous venons de le voir avec les technologies d’impression 3D, les matériaux les plus utilisés sont les plastiques (avec des matériaux tels que le Nylon PA12, PEBA, Alumide, etc.), les résines (avec des matériaux tels que le VeroClear, VeroWhite, Polyuréthane Elastomère, etc.) et des métaux (avec des matériaux comme l’Aluminium, Titanium, Acier Inoxydable, Cuivre, Bronze, Argent, etc.). Vous devez vérifier les guides de design, les avantages et les propriétés mécaniques de ces matériaux avant de bien faire votre choix et ainsi profiter des meilleures pièces imprimées en 3D.

    De nos jours, de plus en plus de matériaux peuvent être utilisés pour l’impression 3D, même les plus improbables. Il est maintenant possible d’imprimer en 3D du béton, ou même de la peau humaine. La fabrication additive évolue et s’améliore rapidement, les chercheurs continuent de repousser les limites de cette technologie pour développer de nouvelles applications, démontrant année après année que tout est imprimable en 3D.

    Les avantages de l’impression 3D

    Les avantages de cette technologie sont nombreux, et plus important, ces avantages sont différents en fonction du secteur et des applications. Avant de commencer à implémenter l’impression 3D au sein de votre entreprise, vous devrez identifier correctement vos opportunités afin de profiter au maximum des avantages de cette technologie.

    • Développez rapidement vos projets et vos prototypes 

    La fabrication additive est connue pour être une technique de prototypage efficace, mais savez-vous pourquoi ? L’impression 3D est en réalité plus rapide que les techniques de fabrication traditionnelles pour créer une preuve de concept ou un prototype. 

    En effet, il est possible de faire des itérations rapidement grâce à ce processus : imprimez une version, modifiez votre fichier directement sur votre logiciel de modélisation 3D et ensuite, imprimez une nouvelle itération afin de vérifier si le résultat vous convient. Si la pièce ne correspond toujours pas à vos attentes, imprimer une nouvelle version ne vous prendra pas plus de temps. La fabrication additive permet le prototypage rapide !

    De plus, toute cette technique de prototypage sera plus économique en utilisant la fabrication additive. Par exemple, utiliser notre matériau Multi Jet Fusion PA12 sera l’option la moins coûteuse sur le site de Sculpteo

    • Optimisez vos designs et vos produits

    L’impression 3D permet de créer des produits avec un meilleur design, ce qui signifie aussi des produits totalement optimisés grâce à l’impression 3D. Comment cela est-il possible ? La fabrication additive peut être utilisée pour améliorer des objets existants. Utiliser cette technique de fabrication couche par couche est une façon de créer des objets en une seule partie, et pour certains projets, un moyen d’éviter l’étape d’assemblage. Des structures impossibles à créer avec des techniques de fabrication traditionnelles peuvent être facilement créées avec l’impression 3D. 

    Quels sont les possibles améliorations qui peuvent être apportées à un produit avec la fabrication additive ? Par exemple, l’impression 3D offre la possibilité d’obtenir un produit plus léger, en l’évident. Mais il est aussi possible de le rendre plus solide, voire même plus solide et plus léger, en travaillant des structures comme des lattices. Cette structure bien particulière permet de renforcer toute une structure, sans l’alourdir. 

    • Utiliser l’impression 3D comme technique de production

    La fabrication additive est de plus en plus utilisée pour la production et pas uniquement pour le prototypage. La qualité des pièces qui sortent de l’imprimante 3D est similaire à des pièces créées en moulage par injection. En utilisant certains matériaux comme de la résine par exemple, vous pourrez atteindre un haut niveau de détail. 

    • Une personnalisation de masse plus simple

    La personnalisation de masse est un des grands avantages de la fabrication additive. Créer des produits sur mesure devient simple, rapide et peu coûteux. De plus, la personnalisation de masse peut être un avantage pour de nombreux secteurs. 

    L’impression 3D offre la possibilité d’avoir différentes version du même produit, et avoir des pièces plus adaptées à chaque personne. Cela peut donc être un atout pour la mode, pour l’optique mais aussi le médical. 

    mass customization

    • Profitez d’un avantage compétitif

    Implémenter l’impression 3D dans votre entreprise représente un avantage significatif. Si vos concurrents n’utilisent pas encore la fabrication additive, vous pourriez alors améliorer votre stratégie en atteignant des objectifs qu’ils ne peuvent même pas envisager. 

    Tous les ans, dans notre Baromètre de l’impression 3D, les professionnels ayant répondu à notre enquête considèrent à plus de 90% que l’impression 3D est un avantage compétitif. 

    • Améliorez votre outillage

    S’il est courant de penser à la fabrication additive pour la création de prototypes et de produits finis, cette technologie peut donc vous aider à améliorer votre outillage. Les outils imprimés en 3D deviennent de plus en plus communs dans les usines, et notamment chez les fabricants de voitures. Il s’agit d’une excellente technique pour obtenir des outils parfaitement adaptés. Gardez à l’esprit qu’implémenter la fabrication additive au sein de votre procédé d’outillage vous permet de gagner du temps et de l’argent. 

    • Repensez votre chaîne logistique 

    Votre stockage et chaîne logistique peuvent être totalement améliorés grâce à la fabrication additive. Vous aurez ainsi l’opportunité de fabriquer vos pièces exactement quand vous en avez besoin, ce qui signifie que vous n’aurez pas besoin de stocker vos produits, et pouvez ainsi profiter d’un inventaire digital. 
    3D printing factory

    • L’impression 3D n’est pas chère

    Vous vous demandez peut-être quel est le prix de l’impression 3D? Cette technique de fabrication se démocratise, la rendant ainsi de plus en plus abordable, que ce soit pour le prototypage ou la production.

    Tout dépendra de la technologie dont vous avez besoin pour votre future impression 3D. Une imprimante 3D de bureau sera abordable. Mais si vous avez besoin de produire vos pièces en utilisant la technologie SLS, acheter une machine sera certainement trop cher, surtout si vous êtes une petite entreprise. Mais cela ne veut pas dire que vous ne pouvez pas utiliser une machine industrielle ! Vous pouvez en effet profiter d’un service d’impression 3D en ligne tel que Sculpteo afin de commander vos pièces, imprimées avec des technologies d’impression professionnelles, sans avoir besoin d’investir dans une machine. 

    3D printing

    Si vous souhaitez connaître le coût de vos pièces, vous n’avez qu’à transférer votre fichier 3D sur notre site. Le prix de votre pièce ainsi que sa date de livraison s’afficheront automatiquement une fois la technologie et le matériau sélectionnés. Le prix se basera sur différents facteurs: la technologie, la quantité de matériau requis, la place prise dans l’imprimante 3D, etc.

    Les applications de l’impression 3D

    L’impression 3D peut être utilisée dans de nombreuses industries, pour des applications totalement différentes. Voici une vue d’ensemble de ce que l’impression 3D vous permet de faire : 

    • L’automobile

    La fabrication additive est de plus en plus utilisée dans le secteur automobile. L’impression 3D permet la création de pièces détachées assez facilement, ce qui se révèle être très pratique pour les pièces de voitures de collections qui ne sont plus fabriquées ! La fabrication additive permet aussi de repenser la structure des voitures, de les améliorer afin de les rendre plus légères, et ainsi, réduire leur pollution.

    • Le médical

    L’impression 3D pour le secteur médical devient de plus en plus commun. Des implants aux prothèses sur-mesure, la fabrication additive offre de nouveaux avantages au secteur médical. Les chirurgiens profitent également de cette technologie pour imprimer des modèles avant une opération afin de s’entraîner. 

    Les chirurgiens utilisent également l’impression 3D pour fabriquer des outils parfaitement adaptés à leurs besoins.

    • L’architecture

    La fabrication additive peut être utilisée dans le secteur de l’architecture afin de créer des maquette et ainsi, obtenir une meilleur visualisation de vos projets. Il s’agit donc d’une solution efficace pour matérialiser vos idées. 

    3D printing architecture

    • L’éducation

    La 3D est une solution parfaite pour donner vie à des concepts, et permettre à tout le monde de les manipuler. La fabrication additive aide à simplifier le processus éducatif, que ce soit en école primaire ou à l’université. En utilisant cette technologie, les étudiants peuvent imprimer des pièces mécaniques, architecturales, des prototypes ou même des pièces artistiques. 

    • L’outillage

    Nous avons déjà vu que l’impression 3D est une technique efficace pour améliorer l’outillage d’une entreprise. Réduire les coûts d’outillage peut être un réel avantage pour votre entreprise et vous devriez sérieusement commencer à y penser. 

    • La robotique

    Créer des prototypes rapides grâce à l’impression 3D vous permettra de créer des pièces plus adaptées pour vos projets de robotique. Vous pourrez notamment réduire le poids de vos pièces, mais aussi réduire le temps d’assemblage, tout en profitant d’une liberté de design. 

    • L’impression 3D pour l’aéronautique et l’aérospatiale 

    Les ingénieurs profitent des avantages de l’impression 3D pour créer des pièces techniques pour l’aéronautique et l’aérospatiale. Avec le développement rapide de l’impression 3D de métal des secteurs comme ceux-ci voient de nouvelles opportunités. L’impression 3D de métal permet d’exploiter des matériaux résistants à la chaleur et robustes, avec un bon ratio poids / robustesse.  

    • La mode

    La mode et l’impression 3D font bon ménage. Les designers sont plutôt habitués à utiliser la fabrication additive, afin de créer des pièces artistiques, aux géométries complexes, pour les défilés. Mais cette technologie tend à être de plus en plus utilisée pour créer des vêtements plus traditionnels ainsi que des chaussures. Les avantages de cette technologie pour la mode ? La personnalisation, la liberté de design et un accès à de nombreux matériaux aux propriétés mécaniques intéressantes. 

    3D printing fashion

    Quelles sont les différences entre l’impression 3D et la fabrication traditionnelle ?

    La fabrication additive est maintenant une réelle alternative aux techniques de fabrication traditionnelles. Imprimantes 3D, machines CNC le moulage par injection ou fonderie : ces techniques sont toutes des méthodes de fabrication fiables, avec des avantages bien différents. L’impression 3D présente de nombreux avantages et ouvre de nouvelles possibilités, mais quelle est la différence entre cette technologie et les méthodes de fabrication traditionnelles ? Moulage par injection vs impression 3D, fonderie vs impression 3D de métal: Comment l’impression 3D devient-elle une alternative aux autres techniques. En commençant un projet, vous devrez identifier vos besoins et ainsi sélectionner la technique de fabrication parfaite pour vous. Comme nous l’avons vu précédemment l’impression 3D présente de nombreuses technologies.

    3D printing factory

    Le procédé de fabrication additive permet de créer des pièces aux géométries complexes, impossible à fabriquer avec une technique de fabrication traditionnelle. La personnalisation et la facilité à modifier un fichier pour fabriquer la nouvelle version d’un produit représentent des avantages considérables.  

    Pour les petites séries, l’impression 3D est également un des moyens de production les plus efficaces. Cela est particulièrement utile pour développer des prototypes ou pour commencer à produire de petites séries de produits finis. Vous pouvez imprimer 1, 100 ou 10K pièces en quelques clics avec le service d’impression 3D en ligne de Sculpteo. 

    Le choix de technique de fabrication dépendra de la nature de votre projet, mais la fabrication additive ne sera pas toujours la meilleure solution. Par exemple, pour une échelle de production plus large, l’impression 3D ne sera pas nécessairement le meilleur choix. Mais la fabrication additive n’est pas forcément en concurrence avec d’autres techniques, comme la fonderie. Toutes ces techniques peuvent être complémentaires.

    3D printing nylon

    Utiliser de plusieurs techniques de fabrication permet aussi de profiter de leurs avantages. Aussi, l’impression 3D permet d’utiliser moins de matière car seule la quantité nécessaire est utilisée. En effet, le moulage par injection était d’abord considéré comme une technique de fabrication produisant peu de déchets, comparé à la technique CNC, mais l’impression 3D est en réalité le grand gagnant dans cette catégorie.

    Comment commencer à imprimer en 3D ?

    Pour commencer à imprimer en 3D, la première étape sera d’identifier les opportunités d’impression 3D. La fabrication additive est-elle un avantage pour votre outillage ? Est-ce une chance de booster votre campagne Kickstarter en développant le preuve de concept parfaite, ou un prototype ? La fabrication additive peut peut-être devenir un atout pour votre  production, ou pour la personnalisation de vos produits. 

    Il n’y a pas de doutes possibles, toutes les entreprises peuvent améliorer leur stratégie en utilisant la fabrication additive et en profitant de cet avantage compétitif. N’attendez pas que vos concurrents vous passent devant. Si vous avez besoin d’aide et de conseils pour identifier vos opportunités, contactez nos experts de l’impression 3D de Sculpteo Studio.

    Obtenir un fichier 3D !

    Une fois votre projet clairement identifié, vous allez pouvoir créer votre modèle 3D et avoir un fichier STL. Le format STL est le format le plus communément utilisé en impression 3D, mais il existe évidemment de nombreux formats que vous pouvez utiliser. Un fichier STL stocke toutes les informations à propos de votre modèle 3D. Le format représente une surface brute du modèle, avec de petits triangles. Plus votre pièce sera détaillée, plus il y aura de triangles pour représenter votre modèle. 

    STl converter

    Pour obtenir un fichier 3D, vous devez choisir un logiciel de modélisation 3D adapté à votre projet. Par exemple, si vous avez besoin d’un logiciel pour l’ingénierie mécanique, vous utiliserez un programme tel que Solid Edge, ou Fusion 360, si vous avez besoin d’un logiciel 3D pour l’architecture, vous utiliserez ArchiCAD, ou Revit. Des logiciels de modélisation 3D gratuits peuvent aussi être la solution parfaite pour développer vos designs 3D et obtenir un fichier STL. Voici une dernière solution : si vous ne voulez pas commencer un projet de design, vous pouvez acheter un modèle 3D.

    Comment créer un design pour l’impression 3D ?

    Ces programmes 3D peuvent être avancés et complexes à utiliser. Même si vous savez utiliser un de ces logiciels, cela ne veut pas dire que vous serez capable de créer un modèle 3D pour l’impression 3D.

    Afin d’obtenir le meilleur résultat possible, vous devez respecter le guide design du matériau que vous souhaitez utiliser pour votre projet. Ne pas respecter le guide de design, est une des premières causes de problèmes d’impression 3D. En effet, c’est que qui peut rendre votre fichier non-imprimable en 3D ou créer une pièce défectueuse. Pour profiter au maximum des propriétés mécaniques du matériau, vous devez créer un bon design 3D.

    Vous devrez donc être attentifs à l’épaisseur des parois, à l’orientation de vos faces et aux volumes croisés, pour que l’imprimante 3D comprenne correctement ce qu’elle doit imprimer.

    Comment imprimer en 3D vos modèles 3D ?

    Une fois que votre modèle est prêt, vous pouvez l’imprimer en 3D avec votre propre imprimante 3D de bureau. Mais avez-vous déjà testé l’impression 3D industrielle ?

    Si vous souhaitez profiter de techniques d’impression 3D professionnelles sans investir dans une imprimante 3D industrielle, vous pouvez envoyer vos fichiers sur un service d’impression 3D en ligne tel que Sculpteo. Vous aurez juste à choisir parmi plus de 75 combinaisons de matériaux et de finitions. Vous obtiendrez un devis automatique gratuitement. 

    3D printing

    Quel est le futur de l’impression 3D ?

    Avec notre étude annuelle sur l’industrie de la fabrication additive, le Baromètre de l’impression 3D, nous observons l’évolution des usages de cette technologie. Les entreprises sont plus confiantes et investissent plus d’argent tous les ans pour implémenter cette technologie 3D à plusieurs niveaux de leur entreprises. De la R&D à l’outillage, l’impression 3D joue maintenant un rôle significatif. 

    Le futur de la fabrication additive est prometteur. Si elle continue d’être une technique de prototypage reconnue, elle est aussi de plus en plus utilisée pour la production. Et si elle doit encore s’améliorer sur la production de masse, de grandes marques telles que Adidas lui donnent sa chance et repoussent ses limites. 

    Dans certains secteurs comme le médical, l’évolution de cette technologie permet de sauver plus de vie, de créer des systèmes révolutionnaires et d’aider les chirurgiens à être plus efficaces. 

    L’évolution de la fabrication additive ne s’arrêtera pas, et de nouvelles applications vont encore être développées. Rejoignez l’innovation et commencez à imprimer en 3D dès maintenant ! 

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