Imprimante 3D - l'impression d'éléments tridimensionnels

Les imprimantes à jet d'encre ou les imprimantes laser normales sont depuis longtemps la norme dans tous les foyers privés ou les bureaux d'affaires. Mais depuis quelques années, les imprimeurs 3D ont aussi fait des progrès pour pouvoir reproduire des images - comme son nom l'indique - dans un format tridimensionnel.

Ils travaillent avec des matériaux, des techniques et des résultats différents. Cependant, toutes les imprimantes 3D se caractérisent par le fait que de petits ou de grands composants peuvent être imprimés dimensionnellement et ensuite utilisés pour diverses applications.

Apparence d'une imprimante 3D

Optiquement, les imprimantes 3D sont très différentes des imprimantes normales, qui impriment des images en vue bidimensionnelle. Une imprimante 3D est semblable à une petite presse à injecter qui est généralement utilisée dans l'industrie pour produire des pièces en plastique.

L'imprimante 3D se compose d'une base fixe ou réglable en hauteur en fonction de la technologie. Au-dessus se trouve la chambre de pression, qui est généralement entourée de parois en verre ou d'autres matériaux. La pièce finie est ensuite produite dans la chambre de pression. Une tête d'impression est nécessaire pour le composant à imprimer.

La tête d'impression est située au-dessus de la chambre de pression. La tête d'impression ressemble à une valve ou à une buse étroite à travers laquelle le matériau d'impression est pressé. La tête d'impression peut se déplacer librement horizontalement afin que les composants puissent être imprimés couche par couche.

Les autres propriétés optiques changent d'un fabricant à l'autre. Alors que certains fabricants attachent un écran d'entrée à l'imprimante, de nombreux fabricants se passent de cette fonction et utilisent leur propre PC pour entrer les données. Les fabricants sont très libres dans l'organisation optique et au Design dans l'exercice.

La saisie des données

En principe, la saisie des données peut se faire de plusieurs façons. Alors que les documents CAO sont principalement utilisés dans l'industrie, les particuliers peuvent également utiliser leurs propres scanners 3D pour les petits composants, qui agissent comme un appareil photo numérique.

Explication: Les documents CAO sont des fichiers qui ont été produits avec des programmes de conception tels que Solid Edge ou Solid Works. Le terme CAO signifie Conception Assistée par Ordinateur et ne signifie rien d'autre qu'un composant n'a pas été construit sur la planche à dessin, mais directement en format numérique sur le PC. Cependant, ces programmes de CAO sont généralement très coûteux, c'est pourquoi les fabricants utilisent d'autres outils pour les particuliers.

Les utilisateurs privés peuvent numériser des objets réels existants à l'aide d'une caméra spéciale, qui traite ensuite les photographies 3D prises et les convertit en un modèle d'impression.

Il existe également de nombreux modèles 3D disponibles sur Internet qui peuvent être téléchargés gratuitement et introduits dans l'imprimante 3D.

Fonctions

Si une imprimante 3D doit être achetée, il est possible de décider directement au moment de l'achat avec quels matériaux les imprimantes doivent travailler. Les imprimantes 3D ne travaillent pas avec de l'encre et du papier, mais créent des objets tridimensionnels à partir de métal ou de plastique.

L'imprimante 3D la plus courante, qui est également destinée à un usage privé, est l'imprimante FDM, également connue sous le nom de Fused Deposition Modeling Printer. A cela s'ajoute l'imprimante SLA (imprimante stéréolithographique) à usage industriel avec résine époxy. Enfin, l'imprimante SLS, appelée imprimante laser sélective et fonctionnant avec du métal, est d'une grande importance.

Bien qu'il existe de nombreux autres procédés en plus de ces imprimantes, ces trois variantes sont parmi les plus courantes.

  • L'imprimante FDM: L'imprimante FDM traite les matières plastiques qui sont introduites dans l'imprimante sous forme de filaments. Les filaments sont des fils de plastique roulés qui sont ensuite fondus dans la tête d'impression et introduits par la buse dans la chambre de pression. L'imprimante FDM, par exemple, utilise du plastique ABS ou PLA. Alors que l'acrylonitrile butadiène styrène (ABS) est utilisé pour les objets à parois épaisses et résistants à la déchirure, le polyactide est utilisé pour les composants "plastiques" simples. Les gobelets jetables, par exemple, entrent dans cette catégorie. L'avantage de l'ABS est qu'il résiste à une température d'un peu moins de 220 degrés Celsius et peut être utilisé pour une large gamme d'applications.
  • L'imprimante SLA: L'imprimante SLA possède également une chambre de pression, mais la résine époxy liquide est durcie sélectivement dans la chambre avec un laser. Cependant, les imprimantes SLA fonctionnent également par couches, mais le laser peut atteindre des degrés de dureté et de précision plus élevés. Ils travaillent avec de la résine époxy, qui est très résistante aux chocs, dure et résistante à l'abrasion.
  • L'imprimante SLS: Contrairement aux autres variantes, cette imprimante fonctionne avec de la poudre métallique qui est frittée dans la chambre de pression. Cela signifie que la poudre est durcie par un ajout de température et appliquée en couches. Les poudres d'aluminium sont souvent utilisées, mais des composés plastique-métal peuvent également être utilisés pour augmenter la résistance.

Les autres procédés (MJM, 3DP, etc.) fonctionnent également par couches, mais utilisent généralement des têtes d'impression ou des lasers différents pour traiter différents matériaux. Le choix du matériel change généralement aussi l'imprimante utilisée.

Capacités d'impression

La vitesse des imprimantes 3D dépend des fonctions supplémentaires de l'imprimante et de l'objet à imprimer. Plus l'objet est petit, plus l'imprimante peut créer rapidement l'objet tridimensionnel. La tête d'impression peut également traiter des objets ronds ou des composants droits plus rapidement que si le composant était très angulaire.

Cependant, les temps d'impression ne peuvent être comparés à ceux des imprimantes laser ou jet d'encre normales. Un objet tridimensionnel peut prendre entre 15 minutes et 15 heures - selon le matériau, la dimension du composant et l'imprimante.

Si vous voulez augmenter la vitesse, vous pouvez acheter une imprimante 3D avec refroidissement supplémentaire. Cela permet aux couches de durcir plus rapidement et l'imprimante travaille automatiquement plus vite.

Accessoires

Lorsqu'il s'agit d'accessoires pour imprimantes, la chose la plus importante est le matériau utilisé. Comme nous l'avons déjà mentionné, les imprimantes 3D peuvent fonctionner aussi bien avec du métal qu'avec du plastique. Dans la liste suivante sont énumérés les matériaux qui sont utilisés avec plaisir et pour quoi ils peuvent être utilisés habituellement.

  • ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène) - pour composants résistants à la chaleur
  • PLA (Polyactid) - pour des composants de série économiques
  • PA (polyamide) - pour les composants à retravailler
  • Résine époxy - pour composants résistants aux chocs
  • Aluminium - pour composants légers
  • Titane - pour des composants métalliques de haute qualité
  • Copolymères à usages multiples

Les copolymères peuvent avoir un aspect très différent parce que chaque fabricant peut mélanger des copolymères avec des plastiques différents. Un copolymère est constitué de plusieurs plastiques pour produire certaines propriétés. La plupart des fabricants gardent la composition secrète.

Tip ! En général, les impressions avec du plastique ou du métal sont relativement inodores. Les utilisateurs ne remarqueront qu'une légère odeur de plastique chaud. L'exception est l'ABS - les constructions en ABS peuvent laisser une odeur de brûlé pendant l'impression, de sorte que l'imprimante ne doit pas nécessairement être placée à côté du poste de travail normal.

Caractéristiques

Les imprimantes 3D convainquent par leur mode de fonctionnement flexible. Dans l'industrie, ces imprimantes sont particulièrement populaires lorsqu'il s'agit de fournir de petites quantités de pièces de rechange. En raison de la faible vitesse d'impression, l'imprimante n'est pas adaptée à la production en série, mais peut être utilisée de manière optimale pour la construction de prototypes.

Avantages:

  • Impression d'éléments 3D
  • Utilisation optimale des pièces de rechange
  • Saisie de données par CAO ou numérisation possible
  • Fonctionne avec du métal ou du plastique
  • Nombreuses méthodes de comparaison disponibles

Inconvénients:

  • Les imprimantes 3D économiques sont souvent imprécises
  • Faible vitesse d'impression

Segment clientèle

Comme déjà mentionné, les imprimantes 3D peuvent être utilisées aussi bien dans l'industrie que dans les ménages. Une imprimante 3D est utilisée dans l'industrie pour les pièces de rechange et les prototypes - dans la vie quotidienne, elle est utilisée volontiers pour les gadgets. Les figurines pour enfants peuvent être imprimées ou les modèles peuvent être placés dans la vitrine. Les possibilités d'application ne sont limitées que par l'imagination propre - et en dernier lieu par la construction de l'imprimante 3D.