impression sur imprimante 3D a dijon bourgogne
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Bien choisir son imprimantes 3D en 2020 par DIJON 3D

L’impression 3D en détail avec nos experts

Si vous êtes ici c’est que le monde de l’impression 3D vous intéresse !
Que vous soyez un particulier, professionnel, curieux ou un créatif, nous avons écrit cet article pour vous !
Découvrez notre guide qui vous expliquera en détail toutes les étapes de l’impression 3D, vous permettra de comparer nos différentes imprimantes 3D et vous accompagnera dans le choix du modèle le plus adapté à vos besoins.

Introduction

L’impression d’objets en 3D, qui relevait encore il y a quelques années soit du fantasme, soit de la science-fiction, soit carrément des deux en même temps, commence à faire son entrée dans nos foyers et dans bon nombre d’entreprises de toutes tailles. Désormais, imprimer chez soi un objet de la vie quotidienne, une création, une reproduction d’un objet n’est plus un rêve mais bien une réalité. L’impression 3D est là.

Depuis les 80’s, ce concept n’a cessé d’évoluer et de se développer. Utilisé depuis plusieurs années dans le monde professionnel pour réduire les coûts de développement par le prototypage, l’imprimante 3D débarque dans notre vie quotidienne avec les premières imprimantes 3D. Une communauté très active développe des applications à très grandes vitesse afin de démocratiser un peu plus cette activité. Le concept du « Do it Yourself » (littéralement, « faites-le vous-même ») est en plein boom grâce aux différents modèles accessibles. Au-delà du simple outil de bricolage avancé, il s’agit bien d’une évolution technologique sans précédent, que ce soit pour les particuliers, créatifs ou entreprises.

Même si l’on parle d’une nouvelle révolution industrielle et technologique, pour beaucoup l’impression 3D renvoie à la fabrication d’objets sans intérêt ou à des concepts et processus de fabrication trop compliqués. Cependant, saviez-vous que l’impression 3D peut s’intégrer à de très nombreux domaines, particuliers ou pro, et que les technologies et matériaux employés sont désormais multiples ? Nous vous proposons de faire le point sur l’impression 3D et de sortir avec vous des idées reçues. Suivez le guide en cliquant sur l’onglet ci-dessous.

L’impression 3D, son principe de fonctionnement :

Le principe de base est relativement simple. Après l’obtention d’un fichier 3D par modélisation 3D sur logiciel spécialisé, avec un scanner 3D ou la récupération d’un fichier tout fait, on passe à l’opération de “tranchage” (slicing) réalisée à l’aide d’un logiciel trancheur (slicer) fourni avec la machine. Ce logiciel va effectuer tous les calculs à partir du fichier 3D, et créer un G-code, c’est à dire un fichier informatique envoyé à la machine et lui donnant toutes les commandes pour l’impression, comme c’est le cas par exemple pour les machines d’usinage à commande numérique. L’impression va se lancer et s’opérer sans assistance après bien sur quelques réglages.

L’objet est imprimé en fines couches successives pour un rendu précis et détaillé. Plus les couches seront fines, plus l’impression sera détaillée gagnera en précision. L’épaisseur de la couche va de 0,1 à 0,2 mm pour les machines grand public, mais peut atteindre une finesse de 25 microns (0,025 mm) pour les machines destinées à la recherche ou le prototypage d’entreprise, par exemple.

Le point fort de cette technique repose sur l’économie de matière première employée dans la conception. C’est pour cela que l’on parle d’ailleurs de “fabrication additive”. Ainsi, au contraire de l’usinage, il n’y a pas de soustraction de matière, donc pas de chutes. Cela représente un véritable enjeux économique pour les industriels comme pour les particuliers.

Pour l’impression de structures plus complexes, le slicer va cependant prévoir l’impression de “supports” en même temps que l’objet. Leur première fonction est de maintenir l’objet en position stable. L’impression 3D est un travail de précision et de minutie, ce qui implique que l’objet doit rester parfaitement immobile pendant toute la durée du processus d’impression. Comme on peut le voir sur la photo ci-contre, leur deuxième fonction est de soutenir les parties de l’objet en surplomb; et ainsi permettre une bonne superposition des couches.

Les technologies d’impression 3D

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Il existe de nombreuses technologies différentes d’impression 3D. La plus connue du grand public et la plus répandue dans le commerce est la technologie FDM (Fused Deposition Modeling), ou “dépôt de filament fondu” .

Comme son nom l’indique, cette technique repose sur un dépôt de filament de différentes couleurs et matières qui s’effectue en couches successives très fines. Chauffé à haute température, ce filament (le plus souvent en polymère de plastique) va atteindre son point de fusion et va être déposé par une buse de façon très précise sur le plateau de l’imprimante 3D. L’épaisseur de couche déposée, et donc la précision d’impression varie selon les imprimantes et permet d’obtenir un objet plus ou moins détaillé (avec une qualité d’impression variable en somme). Plus l’épaisseur de couche est fine, plus l’impression sera précise et l’état de surface de l’objet sera lisse. La précision d’impression augmentera cependant au détriment de la vitesse d’impression. Ainsi, les couches successives viennent se placer sur celles déjà déposées par l’imprimante 3D précédemment. De par la chaleur du procédé, les couches successives fusionnent entre elles, ce qui donne au final un objet solide. La technologie FDM a été brevetée par la société américaine Stratasys et est tombée dans le domaine public en 2012. Précision, faibles coûts, facilité d’utilisation et innovation permanente font le succès de cette technologie chez les particuliers comme chez les professionnels.

Le premier brevet dit de ” fabrication additive” est cependant déposé par 3 Français le 16 juillet 1984 pour l’entreprise CILAS ALCATEL et développé ensuite très rapidement par un certain Chuck Hull qui brevète la technique de stéréolithographie (SLA pour StéréoLithographie Apparatus) 15 jours plus tard. Ce brevet est à l’origine du nom de l’extension du fichier d’impression 3D .stl, et de l’entreprise 3D Systems. La stéréolithographie ou SLA est également répandue et commune. Le principe général est identique à celui de la technologie FDM, puisqu’il s’agit là aussi de superposer des couches de matériau. Le procédé est cependant très différent, puisque l’on fige une résine liquide photosensible à l’aide d’une source de lumière ultraviolette. Couche par couche, un laser UV va flasher la résine pour la durcir par photopolymérisation. Comme pour une buse FDM, le laser va cependant parcourir tous les points de la couche en cours de polymérisation, ce qui peut être assez long. De nouvelles technologies ont alors été développées. Tout d’abord la technologie DLP (Digital Light Processing ou Traitement Numérique de la Lumière) a fait son apparition. Elle utilise non pas les lasers UV mais une ampoule inactinique (comme dans les labos photo argentiques en résumé), qui fa flasher en quelques secondes une couche entière de résine en projetant la totalité de l’image de cette même couche. Enfin, pour palier aux limites dimensionnelles de la DLP, la technologie LCD a fait son apparition. Des LED UV illuminent une dalle LCD qui projette l’image de la couche entière sur la couche de résine à figer. Cette technologie reprend les avantages de la DLP, mais permet cette fois d’avoir des surfaces d’impression bien plus grandes, et donc d’imprimer des pièces très volumineuses. La technologie SLA est cependant beaucoup moins pratique d’utilisation que la FDM, elle est donc essentiellement utilisée par des professionnels, par exemple dans les métiers du dentaire et de la bijouterie.

Très proche de la stéréolithographie, la SLS (Selective Laser Sintering) ou « Frittage Sélectif Laser » est une technique utilisée dans les imprimantes 3D de grande taille (destinées aux industriels). Au lieu de la résine, la matière employée est une poudre. Entre chaque couche, un laser solidifie la poudre appliquée et la fixe aux couches précédentes par frittage (la poudre chauffe sans entrer en fusion et se soude à la couche inférieure). Une fois les premières couches soudées par ce procédé, une nouvelle couche de poudre est étalée et le processus continue jusqu’à ce que la pièce soit achevée. Le grand avantage de ce procédé est l’absence de supports d’impression. On peut donc imprimer des pièces d’une grande complexité, avec des matériaux très performants tels que le Polyamide ou le Polyuréthane.

Pour les impressions les plus précises (bijouterie, médecine), c’est parfois le choix de la technologie Polyjet ou Multijet qui est fait. Comme pour la stéréolithographie, c’est un polymère liquide qui est utilisé et solidifié par une lumière UV. La différence est ici dans la façon de solidifier les couches, Polyjet et Multijet faisant appel à la projection de gouttelettes de photopolymère.

Les consommables

Comme vu précédemment, les technologies d’impression 3D fonctionnent avec des procédés très différents, utilisant chacune des matériaux sous des formes diverses.

Pour l’impression 3D FDM, le consommable est un matériau se présentant sous forme de bobines de filaments. Vous pourrez trouver toute une gamme de matériaux dont par exemple le PLA, le TPU, le PETG : il s’agit de matières plastiques possédant des caractéristiques variées, dont certaines sont biosourcées et biodégradables, d’autres sont chargées en métaux, bois, liège, pierre, ou sont renforcées en fibre de verre ou de carbone. La technologie FDM est celle qui présente aujourd’hui la plus large gamme de solutions techniques et esthétiques sur le marché.

L’impression sur filament de métal est toute fois en plein essor et il existe aussi des impressions 3D avec de la céramique ou des matériaux organiques (bois, cire, matière alimentaire…).

Un nouveau système économique

Sans rentrer dans des extrapolations économiques, il est possible d’émettre des hypothèses quant aux répercussions possibles de cette démocratisation. L’impression en 3 dimensions est en train de bouleverser les modes de consommation, aussi bien chez les particuliers que chez les professionnels. Tout d’abord, avec les logiciels de modélisation on peut créer directement chez soi des produits parfaitement ajustés à nos besoins. Mais surtout on peut les fabriquer sur place, en éliminant les coûts de transport, les temps d’attente entre la conception et le prototypage, accélérer les phases de création, et surtout diminuer drastiquement les coûts de fabrication des pièces uniques ou des petites séries. L’impression 3D nous fait entrer dans l’ère de l’ultra-personnalisation des objets. Ainsi, l’impression 3D se démocratise et se répand très rapidement auprès du grand public, en particulier des jeunes générations qui sont initiées dès le collège aux technologies de la 3D.

Achat de fichier et non de produit

« Alors au final, si je peux tout imprimer chez moi, qu’est-ce que j’aurais à acheter ? »

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Comme on l’a dit, acheter une imprimante et ses consommables c’est bien, mais encore faut-il avoir quelque-chose à imprimer, c’est à dire un fichier 3D au format .stl. On peut bien sûr créer le modèle en le modélisant, des logiciels de plus en plus perfectionnés (gratuits et payants) arrivant sur le marché. Mais on peut aussi se le procurer en le téléchargeant sur internet, où l’on trouve une grande quantité de modélisations gratuites ou payantes.

Cependant, comme pour toute donnée dématérialisée, le commerce des fichiers 3D est épineux à cause des problèmes de sécurité. Pour empêcher un copier/coller et la diffusion de ce patron sur la toile, un système de DRM (Gestion des Droits Numériques, système empêchant la copie illégale) parfait est indispensable. Problème, ce système parfait n’existe pas. Actuellement, beaucoup de fichiers sont en open source, créés par la communauté pour la communauté. Il faut comprendre par là que ces fichiers ne sont pas soumis aux droits d’auteurs, et peuvent être améliorés et/ou modifiés.

Les constructeurs d’imprimantes 3D proposent à la vente des schémas de construction à réaliser chez soi. On assiste cependant aujourd’hui à une forte croissance de sites de vente en ligne de fichiers .stl, dont certains sites affichent déjà une bibliothèque impressionnante (comme le site Thingiverse qui dispose de plusieurs dizaines de milliers de modèles), permettant d’imprimer de tout, du jeu d’échecs au serpent articulé, en passant par la clé à molette ou la coque pour smartphone ! A noter que l’on trouve également sur ces sites (on peut également citer MyMiniFactory ou Cults) de très nombreux modèles en téléchargement gratuit. D’autres initiatives gratuites et open source existent aussi à l’image de ce que propose la NASA sur GitHub.

Les applications 3D actuelles

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On peut résumer les possibilités de l’impression 3D à la seule limite de votre imagination, “tant qu’elle tient dans un espace donné”.
Selon le modèle d’imprimante choisi, la surface d’impression sera plus ou moins grande, ce qui est très important dans le choix de votre machine car cela vous donnera accès à plus ou moins de possibilités de création. De même, la précision d’impression, la température de la buse, ou la présence d’un plateau chauffant sont par exemple des éléments importants à prendre en compte dans le choix de votre imprimante FDM, car ils détermineront le choix de matériau que vous pourrez imprimer.
Réfléchir en trois dimensions n’est pas commun, il s’agit cependant d’un réflexe à acquérir avec ce matériel. Que vous cherchiez à réaliser un vase, un dé à coudre ou une figurine à votre image, tout est possible.
Selon la définition (comprendre la finesse d’impression) choisie, votre ouvrage prendra plus ou moins de temps. Pour une figurine aux traits grossiers, quelques heures seront nécessaires. Pour une figurine plus aboutie et recherchée au niveau des détails, il faudra compter beaucoup plus de temps.
Pour imprimer une pièce d’échecs creuse (une tour avec créneaux et escalier en colimaçon) par exemple, seulement 1h30 sera nécessaire pour une impression en PLA. En ABS, le temps est légèrement plus élevé.

Pour les bricoleurs, décorateurs ou créateurs, l’accès à cette technologie bouleverse par la même leur façon d’appréhender leur activité de part la simplicité et l’accessibilité de l’impression 3D

Pour les amateurs de jeux de rôle, jeux de figurines, de cosplay, une imprimante 3D représente en quelque sorte le Saint-Graal. Il devient désormais faisable d’imprimer sa propre figurine, son propre élément de costume ou son accessoire entièrement original et unique.

Bien débuter en impression 3D

Imprimante 3D

Pour débuter dans l’impression 3D chez soi, il faut bien évidemment une imprimante 3D.
Mais laquelle ?
Il faut tout d’abord définir votre utilisation et la nature même de vos créations. Il s’agit d’un investissement qui n’est pas à prendre à la légère, il faut donc bien réfléchir au modèle qui vous convient le mieux.
Plusieurs données sont à prendre en compte :

La technologie avec ses avantages et ses inconvénients.

La taille de la zone d’impression.

La résolution.

La vitesse.

Le nombre de têtes d’impression que vous désirez avoir au sein de votre imprimante et leur température de chauffe.

La présence d’un plateau chauffant et d’une enceinte fermée.

Le nombre de têtes va vous donner la possibilité d’imprimer un objet en différentes couleurs sans pour autant influer sur la vitesse de création, alors soyez vigilants. Une double tête vous permettra également d’imprimer une pièce avec deux matériaux, comme par exemple une pièce avec des supports solubles.
La vitesse d’impression en elle-même est définie par la vitesse de dépôt du filament par la buse.
Certaines imprimantes déposent jusqu’à 15 mm de filament par seconde. Dans le cadre d’un travail détaillé, la vitesse devra être adaptée.
La résolution (soit l’épaisseur de la couche déposée) concerne la finition de l’objet, l’attention portée aux détails. Une résolution élevée (0,1 mm par exemple) permettra d’obtenir des surfaces lisses et des détails très fins. Avec des couches plus épaisses (0,2 mm pour une résolution plus faible), les détails ne seront pas aussi fins et le trait aussi précis, mais on augmentera la vitesse d’impression.
Enfin, la taille de la zone d’impression est primordiale quand on acquiert une imprimante 3D. Certaines imprimantes 3D disposent d’une zone très grande, ce qui permet l’impression de gros objets, comme un ballon de basket. Selon votre utilisation ou vos projets, choisissez la taille qui vous correspond.

La numérisation 3D

Pour lancer une impression en 3D, l’utilisation d’un fichier .stl est nécessaire.
Il existe deux méthodes pour obtenir ce fichier et entamer une création en 3D.

Tout d’abord il est possible de télécharger ce fichier directement depuis des sites officiels (fabricants d’imprimantes) ou sites officieux (communautés). Certains fichiers sont disponibles gratuitement, tandis que d’autres sont vendus pour quelques euros sur les sites officiels. De plus, des exemples de modélisations en .stl sont fournis avec votre imprimante.

La seconde méthode est un plus complexe, personnalisable à l’infini, et nécessite quelques compétences et connaissances en CAO (Conception Assistée par Ordinateur). Le but de la manœuvre est en effet de créer ce nouveau fichier, de A à Z. Pour ce faire, vous disposez de différents moyens.
Vous pouvez utiliser un scanner 3D qui va acquérir les formes, textures et couleurs d’un objet existant dans le but de le répliquer. Cette méthode permet souvent de gagner beaucoup de temps de modélisation, et d’acquérir des formes complexes ou difficilement manipulables, telles que des oeuvres d’art par exemple.
Si l’objet n’est pas existant, on va utiliser un logiciel qui va nécessiter des compétences de bases, de la patience et de la pratique, mais vous pourrez inventer totalement une nouvelle création, puis lancer son impression. Il existe de nombreux logiciels gratuits permettant de s’initier grâce aux tutoriels et forums, tels que Tinkercad, Sketchup, Blender, ou Freecad.

Une fois le fichier STL en votre possession, il ne vous reste plus qu’à l’envoyer sur votre imprimante (d’où l’importance de sa connectique entre WiFi, carte SD, clé USB…), vous assurer qu’elle est bien calibrée, sous tension, et chargée avec une ou plusieurs bobines de fil .