L'impression tridimensionnelle

Les objets imprimés en 3 dimensions reposent essentiellement sur le principe ALM (Additive Layer Manufacturing) ou stéréolithographie. Ce procédé superpose de fine couche de matière et les assemble suivant différentes méthodes de fusion des matériaux.

La méthode la plus répandu, FFF (Fused Filament Fabrication) ou FDM (Fused Deposition Modeling), consiste à faire fondre à travers une buse d’extrusion chauffée un filament de matière qui est déposé par fines couches sur un plateau d’impression. Cette technique peu onéreuse permet d’utiliser de nombreux matériaux dans des colorisations variées.
La SLA (StéréoLithographie Apparatus) est la méthode la plus ancienne (1986). Elle utilise un photopolymère liquide contenu dans un bac et un laser ultra-violet. Le procédé reste identique au précédent; le laser vient frapper le polymère qui se solidifie sous l’effet des ultra-violets, la couche solide est soutenu par un plateau qui s’enfonce au fur et à mesure dans le liquide. Cette technique permet d’obtenir des objets de grande précision mais qui restent fragile et nécessitent un nettoyage au solvant et une cuisson pour se solidifier définitivement.
Le procédé DLP (Digital Light Processing), fonctionne comme le SLA mais utilise un projecteur DLP à ultra-violet pour projeter l’image de la tranche de l’objet dans le bain de photopolymère. Cette méthode permet une grande rapidité d’impression et une haute précision des volumes.
La technique dite SLS (Selective Laser Sintering), nommé Frittage Sélectif Laser en Français ou SLM (Selective Laser Melting) utilise un laser qui solidifie de la poudre de matière déposée en fine couche par un rouleau sur un plateau. Le volume imprimé est ensuite extrait du bain de poudre et nettoyer simplement au pinceau. Cette méthode facilite l’impression de pièce contenant beaucoup de vide, elle rend possible l’impression de matière comme la céramique ou le métal et permet également de teinté les objets dans la masse en utilisant de nombreuses nuances dans une seule pièce.

#1 – Correction, préparation, tranchage

Blender pour l’impression 3D (freeware)
Autodesk Fusion 360 (shareware licence étudiant)
Repetier Host (freeware)
Simplify3D (shareware)
Trancher avec Slice3r (freeware)

#2 – Gestionnaire d’impression

Repetier-Host | Repetier pour Leapfrog | Simplify3D | Cura

#3 – Ressources et modèles 3D

#4 – Les Matériaux

Il est possible actuellement d’imprimer avec quasiment toutes les matières existantes du plastique à l’acier en passant par la céramique ou les matériaux organiques mais certains sont propres à une méthode spécifique. Les plastiques sont les plus répandu puisque associés au procédé FFF:

Le PLA (acide polyactique) est issu de matières comme l’amidon de maïs, il est donc biodégradable et non nocif pour la santé. Il permet une bonne précision d’impression, mais est peu usinable et reste fragile. Le PLA possède un dérivé flexible (Ninja Flex) qui permet des impression souple.
L’ABS (acrylonitrile butadiène styrène) est le plastique qui compose les briques de Lego, il est plus résistant à l’eau et à la chaleur que le PLA, il possède également un rendu plus lisse et il est usinable. L’ABS nécessite un plateau chauffant car il a tendance à se rétracter en refroidissant.
Le PET (polytéréphtalate d’éthylène) est conçu à base de pétrole, il est employé entre autre à la fabrication des bouteilles en plastique pour sa robustesse et sa flexibilité.
Les polyamides (PA) sont très employés dans le procédé de frittage mais sont également disponibles en filament sous forme de nylon. Ils sont résistants, élastiques et compatibles avec le contact alimentaire.
Le PVA (alcool polyvinylique), est soluble dans l’eau, il est employé avec les imprimantes à deux buses pour remplacer les supports cassables des pièces présentant de forts surplombs.
Le HIPS (High impact polystyrène) est semblable à l’ABS mais possède un rendu plus lisse. Sa solubilité dans le D-limonène lui permet d’être également utilisé comme support.
Les Filaments spéciaux sont composés d’un liant résine est de matière comme le bois, la pierre ou la carbonne et permettent de concevoir des effets de matière dans les impressions. Les filaments de bois, par exemple, ont une couleur plus ou moins foncée suivant le température d’extrusion.

#5 – Données sur les filaments

Type	Usage	T° Extr	T° Lit	Vi	g/cm3	€/g
ABS	Mécanismes / Solidité, sensible à la chaleur / Lissage Acétone, usinable	260°	105°	100	1.02	0.03
PLA	Objet, Sculpture / Fragilité, Biodégradable / Usinable	220°	50°	100	1.25	0.03
PVA	Support / Soluble dans l’eau	210°	50°	50	1.29	0.1
HIPS	Support / Soluble dans D-limonène	?	?	?	0.98	0.04