Imprimante 3D fonctionnement


L’impression 3D est une technologie qui permet de fabriquer ou d’«imprimer» des objets à l’aide d’une machine appelée imprimante 3D. L’objet imprimé est construit couche par couche. Concrètement, imaginez un vase que vous découperiez en milliers de couches horizontales. L’imprimante 3D construit ce vase en superposant les milliers de couches du vase une à une. Le processus d’impression 3D est ainsi appelé « fabrication additive » (additive manufacturing).

Imprimer en 3D

Le procédé d’impression 3D, ou fabrication additive, est une avancée majeure dans la façon dont nous fabriquons les objets. En effet, les procédés de fabrication actuels consistent généralement à soustraire ou à déformer de la matière afin de lui donner sa forme. Ce sont des procédés lourds en outillage et en main d’œ’oeuvre qualifiée.

L’impression 3D commence par la création d’un « dessin 3D ». Plus communément appelé modèle ou fichier 3D, c’est la représentation digitale de l’objet que vous allez imprimer. Ce fichier 3D est ensuite envoyé et lu par l’’imprimante 3D. Le logiciel interne à l’’imprimante 3D envoie des instructions à la machine qui commence à fabriquer l’’objet désiré couche par couche.

Le fichier 3D

L’impression 3D commence avec un fichier numérique, appelé modèle 3D. Ce fichier est conçu par des logiciels de modélisation 3D scindés en deux catégories: ceux destinés aux professionnels, largement utilisés dans le monde de l’ingénierie et de l’’architecture (logiciel CAD type OPENSCAD, Solidworks) et ceux destinés aux particuliers, beaucoup plus faciles à prendre en main (Google SketchUp, Tinkercad, Autodesk 123D).

Modèle 3D source: Creative Tools via Flickr

L’obtention d’un modèle 3D peut également se faire grâce à la numérisation d’un objet à l’aide d’un scanner 3D. De la même manière qu’un scanner 2D vous permet d’’avoir une copie digitale d’un document papier, le scanner 3D permet de créer un modèle numérique 3D à partir d’un objet du monde réel. Historiquement destinés aux professionnels avec des solutions comme ReconstructMe, de nombreux scanners 3D à destination des amateurs voient actuellement le jour avec des initiatives comme le Makerbot Digitizer ou le Fuel3D. Enfin, il existe des applications comme le 123D Catch d’Autodesk qui permettent de générer un modèle 3D à partir de photos prises avec votre smartphone!

La conception sur un logiciel de modélisation, ou l’’acte de scanner un objet physique, permet l’’obtention d’un fichier 3D. Ce dessin numérique comprend les dimensions, la taille de l’objet 3D et d’autres informations programmées dans le fichier. Communément, il s’agit d’un fichier STL (diminutif de Stereolithography). Ce fichier STL est ensuite lu par le logiciel qui contrôle l’imprimante 3D (pour les plus techniques d’entre vous, c’est un générateur de G-code). Il décompose le modèle 3D en très fines couches horizontales comme une IRM décompose le corps humain en « tranches ». Le logiciel interne envoie les instructions à l’imprimante 3D qui commence alors la construction de l’objet en partant de la base jusqu’au sommet.

Comment fonctionne une imprimante 3D ?

Le fonctionnement d’une imprimante 3D est complexe. Il existe aujourd’hui plus d’une douzaine de technologies différentes permettant d’imprimer un objet en 3D. Toutefois, pour chaque technologie, le principe est le même: l’objet est construit couche par couche par ajout de matière selon les instructions données par le logiciel interne de l’imprimante 3D. La différence entre les technologies existantes provient de la manière dont la matière est déposée. Vous devez savoir qu’il existe trois grandes familles d’imprimantes 3D:

Les imprimantes 3D grand public

Les imprimantes qui fonctionnent par dépôt de matériau fondu ou semi liquide à partir d’une tête d’impression. Cette famille comprend toutes les imprimantes 3D personnelles comme la Makerbot Replicator. Le matériau utilisé par cette famille d’imprimantes est principalement du plastique fondu.


Les imprimantes 3D professionnelles ou industrielles

Les imprimantes qui fonctionnent par solidification d’un liquide - photopolymère - qui durcit lorsqu’il est exposé à une source laser ou à la lumière. C’’est la plus ancienne famille d’imprimante 3D (issue de la stéréolitographie de 3D Systems) et une des plus abouties du marché en terme de qualité d’impression.


Les imprimantes qui fonctionnent en liant le matériau sous forme de poudre, soit par le jet d’une colle liquide, soit par exposition à un laser. Cette famille d’imprimantes 3D présente de nombreux avantages, notamment dans la large gamme de matériaux qu’elle offre à l’impression (nylon, céramique, cire, bronze, acier inoxydable, titane).

Finition et résolution

En sortie d’impression, certaines imprimantes peuvent gratter ou couper les petites imperfections de l’objet. Par exemple, on pourra appliquer du vernis aux objets 3D en céramique. Les objets en résine, plastique ou métal peuvent être peints, polis, poncés.

Imprimante 3D finition source: Shapeways via Flickr

Les techniques de conception modernes ont permis de réaliser des imprimantes 3D capables de créer des couches de seulement 16 micromètres d’épaisseur tandis que d’autres machines sont généralement capables d’une plus grande stratification.

Les principes relatifs à la qualité et la résolution d’un modèle 3D sont les mêmes que pour l’impression papier classique. Un équipement moderne tend à donner de meilleurs résultats sur des objets de petite taille. Lorsque la taille du produit augmente, de petites quantités de plastique ou de matériau doivent être supprimées manuellement pour une meilleure finition. Avec l’amélioration constante des technologies 3D ces dernières années, de nombreuses fabrications d’objets sont désormais plus rentables avec la technologie d’impression 3D.

Que faire avec une imprimante 3D

Les applications possibles avec les imprimantes 3D sont très variées : avec une imprimante 3D personnelle, vous pouvez imprimer des pièces de rechange pour votre domicile tandis que les imprimantes 3D professionnelles et industrielles permettent la création de produits finis, d’outillage pour la production et même la fabrication de prothèses dans le domaine médical ou dentaire.