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Imprimante 3D : fonctionnement et intérêt pour une entreprise

D'abord développé pour réaliser des prototypes ou des maquettes, les imprimantes 3D sont de plus en plus utilisées pour fabriquer des pièces fonctionnelles. A tel point que des experts évoquent une troisième révolution industrielle.

Imprimante 3D

Principe de fonctionnement d'une imprimante 3D

Plusieurs technologies, adaptées aux consommables utilisés, sont disponibles sur le marché. Mais leur principe de fonctionnement reste sensiblement le même : les imprimantes 3D juxtaposent des couches de matière à partir de données transmises par un fichier numérique.

La première étape consiste à modéliser en 3D l'objet à produire avec un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO), comme CATIA, SolidWorks ou ProEngineer par exemple. Un second logiciel, spécifique aux techniques d'impression utilisées, découpe ensuite ce modèle en tranches et transmet le processus de fabrication à l'imprimante.

Selon les modèles, les fichiers sont exportés vers l'imprimante à partir d'une carte SD, d'une connexion WiFi où un câble USB.

Trois technologies d'impression 3D dominantes

FDM (Fused Deposition Modeling ou modelage par dépôt de matière en fusion)

Ces imprimantes sont les plus courantes. Des fils extrêmement fins de matières plastiques (souvent de type ABS ou PLA), chauffés entre 160 et 400 degrés dans l'extrudeur, s'empilent pour former une succession de couches qui reproduiront la forme de l’objet désiré. Ce sont trois pistons ou cinq qui déplacent les têtes d'impression en fonction des coordonnées transmises dans le sens de la longueur, de la largeur ou de la profondeur.

Les avancées récentes permettent de réaliser des objets en métal et même en bois, voire en polycarbonate pour certains modèles.

SLA (StéréolithographieApparatus)  

Cette technique s'appuie sur la photopolymérisation: une résine liquide polymère photosensible sera solidifiée  par un rayon laser ultraviolet. Là encore les couches se succèdent à mesure que la précédente durcit.

Les imprimantes 3D SLA sont les plus rapides et présentent une finition extrêmement précise de l'ordre de 0,5 microns. Elles permettent de créer des pièces très volumineuses, de plusieurs mètres, en plusieurs heures.

SLS (Selective Laser Sintering)

Egalement appelée frittage sélectif par laser, ce procédé est exploité par la société allemande EOS depuis 2003. Cette fois-ci, ce sont des couches de poudre qui s'agglomèrent grâce à un faisceau laser qui les fait fondre puis fusionner entre elles.

Le polyamide est la matière la plus couramment utilisée, mais des poudres de verre, de céramique ou de particules métalliques sont également disponibles. Dans ce dernier cas, on parle de DMLS (Direct Metal Laser Sintering).

La technique SLS apporte moins de précision que la SLA avec une marge d'erreur de 0,1mm.

Quel type d'entreprise peuvent-elles intéresser ?

Les possibilités d'applications paraissent infinies grâce aux avancées technologiques récentes et à l'élargissement de la gamme de matériaux utilisables. Si bien que de nombreux secteurs d'activité utilisent l'impression 3D. Actuellement elles intéressent essentiellement les entreprises désirant :

  • Réaliser de prototypes économiques
  • Confectionner des maquettes (architecture...)
  • Fabriquer des moules dans de nombreux secteurs de production
  • Fournir des prothèses en titane, ou auditives ou dentaires et même des tissus biologiques
  • Préparer des formes alimentaires complexes (en sucre ou chocolat)
  • Créer un vêtement (robe, veste, chaussure…) sur-mesure
  • Construire des maisons
  • Proposer des accessoires personnalisés : coques de téléphones portables, figurines...

 

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