Voici une synthèse pour te permettre de mieux comprendre l’écosystème de l’impression 3D. Il y a beaucoup à dire mais j’ai essayé d’aller au plus simple. Si tu as la moindre question à la fin de la lecture, n’hésite pas à nous envoyer un message via le chat en bas à droite. Bonne lecture !

1. La petite histoire de l'impression 3D

L’impression 3D, ou alors fabrication additive est un procédé de fabrication par ajout de matière. Le premier brevet concernant cette technologie a été déposé en en 1984 par trois français. Trente ans plus tard, en 2006, un américain du nom d’Adrian Bowyer, lance le projet “RepRap”, une imprimante 3D autoréplicative libre de droit. Elle est pensée pour qu’une grande partie des éléments puissent être imprimés et que les plans d’installations soient accessibles gratuitement à tout le monde. Ce projet est développé par une communauté très active. C’est le véritable point de départ de l’impression 3D grand public.

Adrian Bowyer y voit une forme de “Marxisme Darwinien”, la réappropriation des outils de production par l’évolution technologique.

web - Adrian Bowyer et la première imprimante 3D autoréplicante, la reprap
Adrain Bowyer avec son imrimante 3D Reprap, à gauche, et sa fille à droite (on parle bien de l'imprimante 3D sur la table).

2. Les différentes technologies

Le principe de l’impression 3D (ou fabrication additive) est d’ajouter de la matière pour fabriquer une forme.

Cela présente plusieurs avantages, d’une part en terme d’économie de matière (on n’utilise que la matière nécessaire à la construction de la forme) et en terme de possibilités de géométries. Certaines formes de peuvent être manufacturées autrement. mais le plus grand atout de cet appareil, c’est qu’il permet de reproduire dans son salon une forme que l’on vient d’inventer.

Des matières utilisables il y en a beaucoup et chacune nécessite une technologie particulière, j’en décris quelques unes ci-dessous, c’est une liste non exhaustive.

WEB-FDM-macro

Dépôt de fil fondu

La plus connue et la pus utilisée, par sa simplicité et son faible coût, est la techno FDM (Fused deposition modeling). Un fil en plastique est fondu dans une buse à +de 200°C permettant de déposer le plastique fondu couche par couche.

Prix d’un appareil : 200 € – 5 000 €

Prix du consommable (1 kg) : 15 € – 50 €

stéréolithographie - comprendre l'impression 3D en 5 minutes

La stéréolithographie

La stéréolithographie utilise une résine liquide photopolymérisable, c’est à dire qu’elle durcit à la lumière. Une lumière est projetée sur chaque couche pour former l’objet. Cela à l’avantage d’être très précis.

Prix d’un appareil : 300 € – 20 000 €

Prix du consommable (1 kg) : 50 € – 150 €

frittage sélectif laser

Frittage sélectif laser

Le frittage laser permet de fabriquer des pièces en polymères et en métal. Un laser vient faire fusionner (et donc durcir) la couche par couche. C’est utilisé pour des pièces techniques nécessitant des fortes résistances mécaniques et une précision élevée.

Prix d’un appareil : à partir de 50K €

ColorJet-3D-printing

Jet de matière

C’est de la projection de micro-gouttes photopolymérisées. Cela permet de faire des objets avec plusieurs couleurs et plusieurs textures.

Prix d’un appareil : +100K €

Impression 3D céramique

Impression 3D céramique

Comme le FDM, de la céramique est déposée couche par couche pour former l’objet. C’est encore un process expérimental.

Prix d’un appareil: +5K €

Impression 3D Béton

Impression 3D Béton

Une imprimante 3D taille géante déposant du béton couche par couche. Cela permet de fabriquer des structures de maison très rapidement.

Prix d’un appareil : ?

3. L'impression 3D FDM

Revenons-en à notre imprimante 3D FDM (dépôt de fil fondu).

C’est donc l’imprimante 3D la plus répandue, pour plusieurs raison :

– prix abordable

– facilité d’utilisation

– énorme choix de matériaux

Et comme c’est la techno la plus répandue, c’est aussi la plus grosse communauté et donc une dynamique d’entraide très appréciable (et indispensable). Quand je dis que c’est la plus facile à utiliser, cela ne veut pas dire que l’impression 3D est facile. Non, c’est un procédé de fabrication nécessitant de configurer un fichier sur son ordinateur pour faire fonctionner un appareil qui va transformer de la matière. Il y a de nombreux éléments et chaque étape doit être bien réalisée si l’on veut un résultat satisfaisant. Des crises de nerfs liées à l’impression 3D on en voit tous les jours sur les forums (cc MasterPrinterTheBeast77). C’est pourquoi il faut bien comprendre l’écosystème avant de se lancer.

impression 3D fdm

Pour obtenir un objet avec ton imprimante 3D, il y plusieurs éléments requis. Il te faut un fichier 3D [a] (dessiné par tes soins ou téléchargé), un logiciel [b] pour dire à ton imprimante 3D comment imprimer l’objet, de la matière première [c] (une bobine de filament pour le FDM) et une imprimante 3D [d] pour fabriquer ton objet.

[a] Le fichier 3D

C’est le nerf de la guerre. Avoir une imprimante 3D c’est bien, mais pour faire quoi ?

Il te faut tout d’abord un modèle 3D à reproduire. Tu peux le dessiner dans un logiciel de modélisation ou le télécharger sur une plateforme dédiée.

Le fichier 3D, en format .STL

Le format STL est utilisé dans l’impression 3D : “Le fichier STL décrit un objet par sa surface externe. Cette surface est nécessairement fermée et définie par une série de triangles (ou de facettes).” (Wikipedia)

le format STL est utilisé dans l'impression 3D

Tu peux le dessiner...

Il existe plein de logiciel 3D. Certains sont payant d’autres gratuits. Nous on utilise Fusion 360, il est gratuit pour un usage personnel ou éducatif et possède une énorme communauté. Il est parfaitement adapté pour l’impression 3D et les pièces “mécaniques”. Pour faire de l’esthétique et des formes plus organiques (genre un panda) il faudra partir sur un logiciel comme Blender, qui est gratuit lui aussi.

Là j’aimerai insister sur un point très important : modéliser en 3D n’est pas compliqué ; Il existe des tonnes de tutoriels sur Youtube (il y a une activité modélisation dans tous nos kits). On arrive a des résultats satisfaisants en quelques jours, n’en fait pas une barrière.

J’en ai vu beaucoup qui ne se croyait pas capable et qui aujourd’hui sortent des designs de folie.

web-600-fusion360

... ou le télécharger.

Tous les jours des milliers de personnes partout dans le monde dessinent et créent de nouveaux objets téléchargeables. Tu peux les découvrir sur des plateformes comme Cults (nos potes français) ou thingiverse.

web-600-cults

[b] Le slicer (ou trancheur)

Maintenant que tu as ton fichier 3D, il va falloir transmettre les informations vers ton imprimante 3D. Il faut lui dire comment imprimer le fichier, à quelle vitesse, quelle température, etc..

Le G-code ?

L’imprimante 3D fabrique l’objet couche par couche, et pour chaque couche il faut lui donner les infos dans le seul langage qu’elle connaît, le g-code. On a donc un logiciel pour trancher l’objet en couche et traduire les consignes que l’on définit en informations codées. Parmi ces consignes on retrouve, la température de chauffe (qui dépend du filament utilisé), la vitesse d’impression, la hauteur de couche (définit la précision) et plein d’autres.

Le slicer

Le slicer est le logiciel qui va te permettre de configurer ton fichier et de générer ton g-code. Le plus connu est Cura, il est gratuit et très complet. Il y a aussi Simplify 3D, celui-ci est payant mais plus performant. Cette étape est surement la plus importante, si ta configuration est mauvaise l’impression a de forte chance de rater.

web-600-cura

[c] Le filament

Le consommable de l’impression 3D FDM est un filament de plastique.

La bobine de filament

Le filament est conditionné en bobine, 90% des imprimantes 3D utilisent du filament de diamètre 1,75mm et les bobines sont généralement compatibles avec toutes les imprimantes 3D.

francofil est un fabriquant français de filament pour l'impression 3D.

Un large choix matériaux

Il y a beaucoup de matériaux utilisable pour l’impression 3D. Le plus connu est le PLA, c’est un bioplastique issu de végétaux. Celui-ci peut être combiné à d’autre matière pour lui donner une texture particulière (bois, blé, coquille saint-jacques…) ou améliorer sa résistance (fibre de carbone). Sur la photo, c’est un filament avec 30% de fibres de bois et 70% de PLA.

polymaker-polywood-bois

[d] L'imprimante 3D

On a notre fichier 3D, on l’a configuré, on a choisi le filament qu’on voulait il ne reste plus qu’à… lancer l’impression sur notre imprimante 3D.

Aujourd’hui, une bonne imprimante 3D ça coûte moins cher qu’une console (<300€). Il y a pas de type d’imprimante 3D mais au final le fonctionnement reste le même : une tête d’impression, une surface pour imprimer et un mécanisme pour animer tout ça.

Voici un exemple d’imprimante 3D avec une description des principaux éléments :

La Ender 3 de creality est l'imprimante 3D conseillée par La Biche-Renard
1
La tête d’extrusion. C’est par là que le filament passe pour être fondu et déposé sur le plateau (3).
2
Ce boitier permet de contrôler l’imprimante 3D.
3
Le plateau d’impression. C’est sur cette surface que la pièce va être imprimée. Il est généralement chauffé pour améliorer l’adhésion de la pièce en impression.
4
Cette partie permet à la tête d’extrusion de monter au fur et à mesure de l’impression pour déposer le plastique couche par couche.
5
Connectique pour carte SD ou cable USB. Permet de transmettre le G-Code à l’imprimante 3D.
6
Ce moteur permet d’entrainer le filament vers la tête d’extrusion via le tube blanc, appelé “tube Bowden”.

À vous de jouer !

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