L’impression 3D : où en est-on ?

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

L’impression 3D existe depuis 1988, mais ne s'est réellement développée qu'à partir du début des années 2000. Pour simplifier, l’imprimante 3D est en général composée d’une structure qui accueille tous les éléments qui la constituent. Celle-ci peut-être en bois, plastique ou en métaux (souvent en aluminium). Cela varie en fonction des fabricants. Le choix de la structure et des matériaux influent sur les caractéristiques du robot. Par exemple, une structure en bois ou en plastique sera légère ce qui aura pour effet de permettre un déplacement facile des éléments de l’imprimante et donc une vitesse d’impression élevée. Inversement, une structure lourde en fer sera contraignante et l’impression plus lente. Toutefois, une impression lente est plus précise qu’une impression rapide. Tout est question de choix et de besoins, et c’est aussi ce qui explique le grand nombre de modèles d’imprimante 3D.

La partie mécanique de l'imprimante 3D est composée d'une structure, de différents moteurs permettant le déplacement de l’élément chauffant ou la structure elle-même, et d’une bobine autour de laquelle s’enroule le filament en plastique, dans le cas des imprimantes utilisant ce matériau. Le plastique est fondu puis déposé couche par couche sur une plaque, chauffante en général pour améliorer l’adhésion de la pièce imprimée, ce qui permet de former l’objet. Un extrudeur set à dérouler le filament de la bobine vers l’élément chauffant.

La partie électronique de l'imprimante 3D est composée des moteurs, de la carte électronique (en général un Arduino ou un de ses dérivés) permettant à l’ordinateur d’envoyer les ordres aux moteurs, des câbles électriques reliant les moteurs à l’alimentation, l’imprimante à l’ordinateur, etc. La partie électronique est essentielle et fait partie intégrante de l’ensemble.

La partie informatique est quant à elle liée à l’ordinateur relié à l’imprimante. Avant toute impression 3D, il faut en effet préalablement modéliser l’objet souhaité à l’aide d’un logiciel spécialisé ou d’un scanner. Les informations sont transcrites en fichier 3D et transmises directement à l’imprimante, laquelle peut alors imprimer l’objet.

Où en est l'impression 3D ?

Ce reportage insiste sur les vertus des kits de programmation pour apprendre à programmer dès le plus jeune âge. Il donne l'exemple robots éducatifs à monter et d'écoles de programmation en ligne.

Comment fonctionne une imprimante 3D ?

L'imprimante 3D est pilotée depuis un ordinateur

Plusieurs dizaines de procédés différents permettent d’imprimer un objet en 3D, et de nouveaux procédés voient régulièrement le jour. Cependant, peu importe le procédé utilisé, il s’agit toujours de déposer une couche de matière sur une autre, au fur et à mesure des ordres transmis via le fichier 3D conçu sur ordinateur, à l’aide d'un logiciel spécialisé.

L’impression 3D la plus courante est celle utilisant le procédé de dépôt de matière, ou Fused Deposition Modeling (FDM) en anglais. En général, la matière utilisée est un filament thermoplastique qui fond lorsque la température avoisine les 200°C. La tête d’impression (ou l’élément chauffant) se déplace selon les coordonnées X, Y et Z afin de déposer les couches une à une, de façon à obtenir un objet. Les coordonnées sont transmises par le fichier 3D de l’objet à imprimer. Un objet peut être imprimé creux, partiellement ou totalement rempli, selon les besoins des concepteurs de l'objet. Plus il est rempli, plus il sera lourd et long à imprimer, mais aussi plus résistant aux chocs et à la chaleur.

Les autres procédés de fabrication les plus connus sont la stéréolithographie (ou SLA), le fritage laser ou SLS (Selective Laser Sintering) et l’agglomération de poudre par collage.

Il est nécessaire de savoir utiliser un logiciel de modélisation en 3D, car sans ce dernier il est impossible d’imprimer quoi que ce soit, hormis les objets dont les fichiers sont disponibles en open source via le web.