Imprimante 3D, initiation à la 3ème révolution industrielle

By | septembre 22, 2014

Imprimantes 3D, mode passagère ou révolution ?

L’imprimante 3D, tout le monde en parle depuis quelques années : c’est un outil permettant de fabriquer des objets réels à partir de plans numériques. Imaginée à l’origine pour créer des maquettes à moindre cout, son utilisation s’est diversifiée notamment dans le BTP, l’automobile, l’aéronautique, la médecine, la personnalisation d’objets du quotidien, l’art, la mode, etc.

Avec l’arrivée de l' »Internet des objets », la miniaturisation et la démocratisation de microcontrôleurs et ordinateurs à faible coût – on peut entre autres citer l’Arduino et le Raspberry Pi – l’impression 3D est en passe de transformer notre paysage et notre environnement quotidiens : chacun pourra créer sa version personnalisée de chacun de ses objets de tous les jours. Bien que de nouvelles interrogations écologiques, sanitaires et éthiques apparaissent avec les comportements naissants induits par ces nouvelles technologies – matériaux pour certains peu compatibles avec l’environnement, rejets de nanoparticules, risques accrus de contrefaçons – ces détails seront d’une manière ou d’une autre réglés avec l’accès au grand public aux imprimantes 3D et la maturité des produits à venir (avec de grands pouvoirs viennent de grandes responsabilités, parait-il)…

S’il n’y a qu’une seule chose à retenir de l’impression 3D c’est celle-ci :

Là ou l’informatique est l’art de transformer le monde réel  en information, l’impression 3D se propose de faire le contraire : transformer de l’information en objets réels.

AVR vous propose donc aujourd’hui un petit billet pour vous initier à tout ce nouveau vocabulaire et ces nouveaux concepts qui débarquent…

Matériaux / Consommables

Tout d’abord, nous allons nous intéresser à l’imprimante 3D elles-même et à ses consommables.

On rappelle qu’une imprimante 3D utilise comme matériau d’entrée un consommable, qui peut être un filament plastique, de la poudre, de la céramique, du béton ou du chocolat, en fonction de ce que vous voulez créer et de ce que votre imprimante permet…

Lorsqu’on utilise un filament plastique – le consommable le plus répandu pour une utilisation personnelle, le principe est de le chauffer de manière à le rendre malléable, puis de le déposer en couches successives pour créer votre objet.

Les principaux types de filaments plastiques sont :

  • le fil PLA : PLA pour Polyactic Acid. Il est incolore par défaut et on lui ajoute des pigments. L’un de ses avantages est qu’il est biodégradable, étant issu de l’amidon du maïs. Il est moins résistant aux températures élevées – il commence à se déformer à partir de 50 degrés, et est également sensible aux variations d’humidité.
  • le fil ABS : Acrylonitrile Butadiène Styrène. Il sera plus résistant à la chaleur, se pliera sans casser… Il apparait déjà depuis longtemps dans notre environnement puisque les Lego sont fabriqués dans cette matière. On le trouve également dans les aspirateurs, certaines voitures bas de gamme et quantité d’objets du quotidien. Niveau respect de l’environnement par contre, il s’agit d’un bon vieux plastique issu de l’industrie pétrochimique
  • Le nylon : meilleur marché que ses deux concurrents, il est en pleine extension notamment au niveau des particuliers. Il nécessite cependant des températures plus élevées pour être travaillées – à partir de 235° degrés, contre 180 pour le PLA et 210 pour l’ABS).

On trouvera d’autres filaments plus spécifiques – conducteurs, phosphorescents, sensibles à la chaleur, imitation bois ou pierre, transparents, etc, en fonction du projet et des besoins …

Techniques d’impression

Une imprimante 3D ne fonctionne pas comme une autre imprimante 3D : certaines fonctionnent par addition de couches successives, d’autres par accrétion de matière. Voici les différentes technologies :

FDM : Fuse Deposit Modeling, modélisation par dépôt de fil en fusion : il s’agit de la technologie d’impression associée aux filaments ci-dessus : on fait chauffer le fil thermoplastique que l’on dépose en couches successives. En refroidissant, le fil déposé durcit très vite pour se solidifier et prendre sa forme finale.
SLA : Stéréolithographie. Le terme date des années 80 avant d’être repris par le monde de l’impression 3D. Le principe est d’utiliser une résine liquide qui va changer de composition sous l’effet d’un laser (photopolymérisation). Son inconvénient principal est qu’il n’est pas possible de créer d’un bloc des objets possédant des volumes complexes.
Frittage sélectif par laser : On chauffe une poudre afin de l’agréger en un matériau solide.

Imprimantes

Parmi les imprimantes les plus en vogue pour le grand public, on peut citer :

  • les Fab@Home : il s’agit de versions d’imprimante 3D soutenues par une communauté Open Source importante.
  • les Makerbot : un ensemble d’imprimantes 3D soutenues également par une communauté forte.
  • La Cubify Cube 3 qui se veut être une bonne entrée en matière pour l’impression 3D mais qui a le défaut de n’accepter que ses propres filaments.

Au niveau des prix, il faudra compter entre 500 et 3500€ mi 2014 pour faire l’acquisition d’une imprimante 3D, mais on peut espérer que les prix deviendront plus accessibles au fur et a mesure que le grand public s’équipera…

Outils de modélisation

Au niveau des outils de modélisation, on pourra utiliser la plupart des outils de CAO et les modeleurs 3D existants : cela va du gratuit (Blender, Google Sketchup, Art of Illusion, etc.) aux mastodontes déjà existant sur le marché (Autocad, 3DS Max, Maya, Rhino, etc). Mais de manière générale, n’importe quel outil de modeling classique fonctionnera avec une imprimante 3D pour peu qu’il soit capable de sortir un format de fichier pas trop exotique.

 

Format de fichier

Le format universel lié aux imprimantes 3D est le format STL. Ce format ne contient que des informations de géométrie, à savoir des polygones qui décrivent l’objet physiquement… Il ne contient ni information sur les couleurs, ni information sur les textures.

 

Manifestation à Paris les 17 et 18 octobre 2014

A noter qu’il y aura une manifestation, les 17 et 18 octobre 2014.

http://3dprintshow.com/

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