Informations sur l'impression 3D avec des polymères résistants à l'usure

Qu'entend-on par impression 3D ?

Par impression 3D, on entend la fabrication, par ajout de couches successives et la liaison entre celles-ci, d'objets élaborés par des outils numériques. Le terme d'impression 3D est souvent utilisé comme synonyme de fabrication additive dans la langue de tous les jours. Les techniques de fabrication additive sont le contraire des techniques soustractives où il y a retrait de matière comme en fraisage par exemple.

L'impression 3D au sens propre du terme désigne la technologie additive « binder jetting ». On parle souvent aussi de production générative ,de  fabrication par ajout de couches  ou de fabrication additive. Les méthodes d'impression 3D les plus connues pour les polymères sont le frittage sélectif par laser (FSL), l'impression MultiJet par jet de matière, le modelage par dépôt de matière fondue (FDM), la stéréolithographie et la projection de matière.

Comment fonctionne l'impression 3D ?

La fabrication d'un objet par un procédé d'impression 3D se fait en trois étapes minimum :

1. L'objet est généré par voie informatique dans un fichier CAO et converti en un format que l'imprimante 3D pourra lire (STL par exemple)

2. L'objet est imprimé couche par couche

3. L'objet fini est nettoyé et fait l'objet d'un post-traitement si besoin est (lissage, peinture, coloration, etc.)

La technique de production exacte dépend du procédé d'impression. Il existe de nombreuses méthodes qui se distinguent les unes des autres surtout par la forme du matériau empilé (poudre, polymères en fusion ou liquide) et par la manière dont il est durci et lié (lumière, air ou agent fixateur). Polymères, métaux, céramiques, béton, produits alimentaires et même matières organiques peuvent être traités avec des technologies additives en fonction de l'application.

Où utilise-t-on l'impression 3D ?

L'impression 3D est utilisée pour une vaste gamme d'applications qui ne cesse de s'étendre. Que ce soit pour la production de prototypes et de modèles ou pour la fabrication de série, la fabrication additive est utilisée dans des domaines extrêmement divers allant de l'art et du design à l'aéronautique. Les technologies d'impression 3D sont utilisées pour l'impression de composants pour l'architecture, de formes complexes pour les appareils dans les laboratoires scientifiques et pour la fabrication d'éléments de machine sollicités et de pièces de rechange, en plus des objets de consommation simples et des jouets. 

A quoi sert l'impression 3D industrielle ?

L'impression 3D industrielle est utilisée pour la fabrication de prototypes, d'outils et de pièces de série. Y sont utilisés des matériaux qui doivent répondre à des critères mécaniques donnés en fonction de l'application industrielle, la flexibilité, la rigidité ou la résistance à l'usure par exemple.

L'utilisation de l'impression 3D dans le secteur industriel s'avère très économique, modèles et petites séries pouvant être fabriqués, testés et adaptés très rapidement, par rapport aux méthodes traditionnelles, avant qu'une pièce passe à la production en série. Contrairement aux prototypes qui ne représentent que les formes de la pièce envisagée, toutes les propriétés mécaniques des modèles fabriqués en impression 3D industrielle peuvent être testées sur la machine.

La fabrication industrielle de prototypes fait souvent appel à des services d'impression 3D, l'achat d'une imprimante 3D industrielle n'étant rentable que si un modèle et des séries doivent être fabriqués régulièrement et si l'entreprise dispose du savoir-faire nécessaire. Les prestataires de services d'impression 3D disposent  en règle générale non seulement de l'expertise nécessaire mais aussi de plusieurs imprimantes 3D qui leur permettent de choisir le procédé de fabrication le mieux adapté à une application donnée. Pour certains procédés, il est également nettement plus économique d'avoir recours à un prestataire extérieur, en FSL par exemple où de grandes charges de pièces de différents clients sont souvent fabriquées, ce qui réduit nettement les coûts de production pour chaque pièce et donc aussi pour chaque client.

Outre la fabrication de prototypes et de petites séries, l'impression 3D industrielle est de plus en plus souvent utilisée pour la  fabrication d'outillages , par exemple des moules d'injection. Que ce soit avec des polymères, de la céramique ou du métal, la  fabrication additive permet de fabriquer des moules de formes très variées pour produire de grandes séries. Contrairement à la fabrication de moules par les méthodes traditionnelles, ces moules peuvent être configurés rapidement et simplement sur la base d'un fichier CAO et être directement produits. Si des modifications étaient nécessaires, elles peuvent être apportées en quelques clics et la fabrication d'un nouveau moule est nettement plus rapide et économique que par une méthode traditionnelle.

Les particuliers font de plus en plus souvent l'acquisition d'une imprimante 3D pour imprimer des objets pour eux et aussi pour tester les possibilités offertes par l'impression 3D. Les possibilités sont toutefois limitées dans ce domaine en raison des coûts encore très élevés et de la qualité en règle générale souvent médiocre des matériaux d'impression. Il existe des imprimantes 3D industrielles pour tous les procédés de fabrication additive, elles peuvent utiliser des matériaux très variés et conviennent mieux aux besoins du secteur industriel.