Impression 3D : comment ça marche? Principe et technologies existantes

Impression 3D : comment ça marche? Principe et technologies existantes

L’impression 3D révolutionne depuis quelques années le monde de l’industrie en rendant la fabrication accessible à tous.

Que vous œuvriez dans le secteur du bâtiment, de la métallurgie, de la mécanique et de la fabrication de produits industriels, l’usage de l’impression 3D sera bientôt omni-présente dans votre quotidien professionnel, voire personnel.

Pourquoi un tel engouement pour cette technologie ? Comment fonctionne-t-elle et quels sont les possibilités qu’elle offre ? Quels en sont les limites ?

Fabrication additive ou « impression 3D » 

Depuis le début de l’ère industrielle, on fabriquait des objets en enlevant de la matière. Par exemple, à partir d’un bloc de métal, des machine-outil (fraiseuse par exemple) permettaient de découper et tailler ( on utilise le terme ‘usiner‘) le bloc afin de faire apparaître l’objet désiré.

Quand on remonte plus loin d’ailleurs, l’homme préhistorique taillait déjà la pierre pour en faire des outils… mais revenons à notre sujet.

Le principal inconvénient de cette méthode est qu’elle produisait énormément de déchets (les copeaux de métal ou de bois) dont le plus souvent on ne pouvait faire grand chose. De plus, l’utilisation de ces machines s’intègre dans un process industriel avec des investissements importants : refroidissement de la machine, entretien et maintenance, etc… Cette production d’objets était donc réservée aux industriels.

A l’inverse de cette fabrication soustractive, l’impression 3D s’effectue par ajout de matière par couches. Comme une imprimante qui projette de l’encre progressivement sur un papier pour afficher le texte souhaité, l’imprimante 3D projette de la matière couche par couche et crée l’objet souhaité directement en 3D.

Fabrication soustractive VS fabrication additive – © 3Dnatives.com
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Les avantages de l’impression 3D

Un des avantages de l’impression 3D est qu’elle est accessible à tous. En effet, différentes machines existent à des prix abordables et peuvent s’acheter comme une imprimante classique avec des recharges de matériaux (plastique principalement, mais pas que).

L’impression 3D se fait en différentes étapes :

  • Elle débute par la conception sur ordinateur de l’objet à fabriquer, les données relatives étant stockées dans un fichier au format 3D. Il est possible de scanner directement un objet si on veut le reproduire par exemple.
  • Exportées vers une imprimante 3D via un logiciel spécifique, ces informations sont ensuite traduite par l’appareil pour créer un plan de travail pour l’impression
  • L’imprimante 3D procède à une superposition de couches de matière fondue pour arriver au résultat final qui est l’objet physique, d’où son nom de fabrication additive.

Avec l’impression 3D, on peut fabriquer tout type d’objet comme des maquettes d’architecte par exemple ou des jouets pour enfant. Il est aussi possible de fabriquer des pièces de rechange pour réparer des appareils électroménagers dont les pièces détachées sont difficiles à trouver, même chez leurs fabricants. Cette technologie permet ainsi de lutter contre l’obsolescence programmée par les industriels pour diminuer la durée d’usage de leurs produits.

Au Togo, le fablab Woelab développe le projet 3DprintAfrica, un programme d’initiation à l’impression 3D dans les écoles et collèges. Le programme s’articule autour de la Wafate, une imprimante 3D fabriquée localement à partir de pièces détachées d’ordinateurs recyclés.

Les technologies d’impression 3D les plus utilisées

Il existe actuellement plusieurs technologies d’impression 3D selon les besoins :

  • La technologie Fused Depositing Modeling (FDM) est la plus courante, car permettant de superposer les couches de matière fondue pour en obtenir un objet 3D.
  • La technologie Stéréolithographie Apparatus (SLA) nécessite l’usage de laser pour faire superposer les couches.
  • Le Film Transfer Imaging (FTI) se sert de résine sur laquelle est propulsée une image 2D qui durcit à la lumière. En répétant ce procédé plusieurs fois, on en obtient à la fin un objet en 3D.
  • La technologie Selective Laser Melting (SLM) consiste à superposer plusieurs couches de matières différentes en 2D à l’aide d’un laser chauffant. Celles-ci peuvent être du plastique, de la poudre métallique ou de la céramique.

Il existe ainsi différents types d’imprimantes 3D avec des technologies répondant à des besoins et des niveaux de finitions différents. Il est même possible de commander certaines imprimantes en kits à monter soi même.

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Un énorme potentiel mais aussi des limites

Bien qu’ayant tout pour elle, cette technologie présente tout de même quelques limites. En effet, la plupart des imprimantes les plus accessibles utilisent comme matière première des bobines de filaments en plastique. Cela a d’ailleurs inspiré le projet Precious Plastic qui fabrique des objets à partir du recyclage des déchets plastiques par impression 3D. Des imprimantes existent pour imprimer du bois, du métal ou des composites, mais les prix ne sont plus du tout les mêmes et on revient à un milieu industriel.

Un des principaux inconvénients que pourrait avoir cette technologie réside dans sa force principale : pouvoir tout fabriquer soi même. Ainsi, des personnes mal intentionnées sont capables d’imprimer des armes dont les modèles 3D sont accessibles sur Internet.

Un autre enjeu est la taille de l’imprimante. Comme mentionné dans la vidéo, le volume de la zone disponible pour l’impression limite la taille des objets qu’on peut imprimer. On peut ajouter aussi le fait que le niveau de qualité ou finition des objets imprimés est variable et des niveaux de précision élevés requièrent des machines plus chères. Des services d’impression 3D existent aussi pour imprimer un prototype par exemple sans investir soi même dans une imprimante 3D.

Si son évolution continue, l’impression 3D va changer durablement la manière de consommer des particuliers, car ils peuvent désormais s’en servir pour fabriquer eux même les produits dont ils ont besoin. Une question se pose toutefois : qu’en est-il de la propriété intellectuelle pour des objets spécifiques protégés ou brevetés ?

Quelques ressources pour aller plus loin :

Avez-vous déjà essayé l’impression 3D ? Comment pensez-vous que cette technologie va bouleverser notre modèle industriel actuel?

AmahPassionné de nouvelles technologies, je partage ici des innovations technologiques qui impactent notre quotidien, ainsi que des astuces & outils pour simplifier notre vie à l'ère du numérique. Tech addict & casual dev | Interested by Technology, Energy & Africa

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