Qu'est-ce qu'une imprimante 3D et de quoi est-elle capable?

L'un des domaines les plus prometteurs du monde moderne est la création d'objets en trois dimensions à l'aide de l'impression 3D. La technologie d'impression vous permet de créer des produits assez complexes et détaillés. Aujourd'hui, l'utilisation de l'impression tridimensionnelle est possible non seulement sur les sites de production, mais aussi à domicile, car il suffit d'acheter une imprimante 3D.

Qu'est-ce qu'une imprimante 3D?

Une imprimante en trois dimensions est un dispositif capable de former des objets à partir de modèles 3D numériques créés. Les produits sont obtenus en superposant du matériel. Les thermoplastiques et les résines photopolymères sont utilisés comme base, mais avec le développement de la technologie, le nombre de matériaux utilisés comme matières premières augmente.

La procédure de fabrication des produits ressemble à ceci:

1. Le processus de création d’un modèle 3D, c’est-à-dire développer une image visuelle du futur produit en conservant toutes les proportions. Le modèle est créé à l'aide d'un logiciel spécialisé.
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2. Après avoir créé le modèle, vous devez traiter le fichier. Le traitement consiste à convertir le fichier en code numérique, ce qui divise l’ensemble du modèle en plusieurs couches parallèles. Ainsi, des commandes sont générées pour le périphérique 3D, qui distribue le matériau pour créer l'objet.
3. La dernière étape est l’impression 3D du produit, c’est-à-dire le processus de création du produit par la superposition du matériau. Le processus est exécuté à l’aide d’une tête d’impression (extrudeuse) qui se déplace le long des axes 0Y et 0X, c’est-à-dire le matériau est alimenté uniquement horizontalement conformément au code de programme de la couche. Pour appliquer la couche suivante, l'extrudeuse se déplace le long d'un guide vertical (le long de l'axe 0Z) à une distance égale à la taille de la couche. Ensuite, le prochain calque horizontal commence à être appliqué.

Aide: Le processus d'impression en fonction de la technologie de fabrication peut varier, mais le processus général de création de produits consiste à appliquer le matériau en couches.

Types d'imprimantes 3D

Les dispositifs sont divisés en fonction du caractère unique du processus d’impression, c.-à-d. de la technologie utilisée. Les méthodes d'impression les plus courantes sont le FDM (modélisation par dépôt fondu / modélisation directionnelle) et le SLA (stéréolithographie laser / stéréolithographie laser).

La technologie de modélisation directionnelle est l'une des premières méthodes d'impression à apparaître. En tant que matériau pour la fabrication d'objets, le thermoplastique est utilisé sous la forme de rayons enroulés ou de fils sur une bobine. La méthode d'impression est la suivante:

1. La bobine ou le fil est installé dans l'extrudeuse. Sous l'action du dispositif de chauffage, le matériau commence à fondre et pénètre dans la surface de travail par le canal.
2. L'extrudeuse se déplace dans les coordonnées données conformément au code numérique. La production se déroule en couches par rapport au plan horizontal.
3. Dans la fabrication de produits complexes, deux matériaux sont utilisés: le principal et les auxiliaires. Le produit est créé en utilisant le matériau principal. Le matériau auxiliaire est destiné à créer des supports temporaires, ainsi qu’à remplir l’espace vide du produit. Parce que l'imprimante n'est pas en mesure d'imprimer un objet dans les airs sans raison.

Aide: Le matériau auxiliaire est ensuite éliminé à l'aide d'un solvant spécial ou se brise facilement.

Les produits fabriqués en technologie FDM ont une bonne résistance mécanique et chimique. Ces propriétés sont obtenues grâce à l’utilisation de thermoplastiques de qualité industrielle. En outre, cette technologie est légère et convient à une utilisation dans des conditions domestiques.

La technologie SLA ou la stéréolithographie imprime des produits à l'aide de résines photopolymères liquides qui se solidifient sous l'influence d'une source d'énergie sous la forme d'un laser. En utilisant cette méthode, les produits ont une grande précision (jusqu'à 15 microns). L'impression d'objets est la suivante:

1. La surface de travail est abaissée dans un récipient contenant du liquide photopolymère sur une profondeur d'une couche;
2. Une source d'énergie (laser) découpe la forme de l'objet aux coordonnées données de celui-ci;
3. Le processus de polymérisation a pour résultat que la solidification se produit dans les lieux de contact;
4. La procédure est répétée pour chaque couche jusqu'à la fabrication de l'objet.
5. Après fabrication, le modèle est immergé dans un récipient avec une solution spéciale pour le nettoyage des éléments auxiliaires;
6. La dernière étape est l'irradiation ultraviolette afin d'accélérer le processus de formation du produit.

La stéréolithographie est l’une des technologies les plus avancées, mais nécessite des matériaux coûteux. Il existe également des types d'impression moins connus:

SlS (frittage laser sélectif) Le principe de la création d'un objet consiste à appliquer une fine couche de matériau sous forme de poudre sur la zone de travail, qui est frittée par le laser. Les principaux avantages de cette méthode sont la nécessité de ne pas utiliser d'éléments auxiliaires, mais nécessitent un traitement thermique supplémentaire. Il ne prévoit pas d'utilisation domestique.

EBM (fusion par faisceau d'électrons). La technologie est similaire au frittage laser sélectif, mais le produit est créé sous vide et ne nécessite pas de traitement thermique supplémentaire.

L'impression en trois dimensions comprend un stylo 3D. Le principe de son fonctionnement est similaire à la technologie FDM, mais a un aspect plus miniature et est utilisé pour créer des dessins avec un effet tridimensionnel.

Que peut faire une imprimante 3D?

L'impression tridimensionnelle est aujourd'hui utilisée dans presque tous les domaines de la vie. Il existe des exemples de création de plats culinaires utilisant l'impression 3D. Des pièces de toute complexité sont créées pour des structures plus complexes dans tous les secteurs. Mais le domaine le plus important et le plus nécessaire reste la médecine.

Plusieurs sociétés développent des simulateurs organiques qui peuvent presque remplacer les tissus naturels. L'impression 3D aide également dans l'environnement des prothèses articulaires. L'utilisation la plus courante de la fabrication en trois dimensions était en dentisterie. Outre les prothèses, les imprimantes sont également utilisées pour fabriquer des modèles d'organes. Les possibilités d'impression en trois dimensions augmentent chaque jour et deviennent de plus en plus accessibles.

Les imprimantes 3D aident non seulement les personnes, mais aussi les animaux. L'un des cas les plus célèbres est la création d'un obus pour une tortue blessée dans un incendie de forêt. Ainsi, la nouvelle carapace a sauvé la vie de l'animal, et il en existe beaucoup. Un autre cas unique est une jambe prothétique pour un éléphant. L’unicité de l’affaire réside dans le fait que les prothèses pour un éléphant ne sont pratiquement pas fabriquées en raison du poids important de l’animal.

La technologie d'impression moderne vous permet de créer même l'ensemble du bâtiment. Lors de la construction d’une petite maison (37 m²), les chercheurs n’ont passé que 24 heures, ce qui a été moitié moins cher que la méthode habituelle.