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Connue également sous l'appellation de fabrication additive, l'impression en 3D est une technologie qui permet la création en série d'objets et de modèles à moindre coût. Cet outil conçu pour l'invention de nouveaux produits fonctionne sur la base d'un principe unique : la superposition de couches de matières en fonction des coordonnées d’un fichier 3D. Ces couches de matières particulièrement fines ont une épaisseur allant de 16 et 180 microns voire plus. D'une manière générale, cette méthode d'impression 3D utilise 3 grands procédés que sont le dépôt de matière, l’agglomération par collage et la solidification par la lumière.
Ce texte a été traduit par une machine.
Impression 3D : un pas vers la numérisation
À quoi sert l'impression 3D ?
Avantages et inconvénients de la technologie d'impression 3D
Possibilités d'utilisation de l'impression 3D dans les entreprises
Impression 3D dans les établissements d'enseignement
Différentes méthodes d'impression 3D
Service d'impression 3D en ligne
Service d'impression 3D dans les magasins Conrad
Fabrication de prototypes, de petites séries ou de pièces de rechange : l'impression 3D, y compris l'impression 3D, permet d'accélérer de nombreux processus dans les entreprises et de les rendre moins coûteux. En effet, les entreprises doivent aujourd'hui réagir de manière flexible et rapide afin de suivre l'évolution de leur secteur. Par exemple, lors de la conception de nouveaux produits ou dans le cas de processus de production complexes, lorsqu'une machine en panne entraîne immédiatement un risque financier plus élevé.
Chuck Hull a développé dès 1983 un moyen de convertir les photopolymères de leur état liquide en masse solide par irradiation UV ponctuelle. Cette soi-disant stéréolithographie a constitué la base du développement de l'impression 3D, qui a commencé la même année.
À quoi sert l'impression 3D ?
Depuis la première application de l'impression 3D, des progrès ont été réalisés. Le choix des matériaux imprimables est devenu plus vaste. En plus des matières plastiques, il est désormais possible d'utiliser du béton, du papier, du métal ou des tissus organiques. Les différents procédés de fabrication tels que le laser sélectif ou la modélisation de dépôt par fusion sont possibles.
Les imprimantes 3D continuent également à améliorer leur qualité et leurs résultats. Ainsi, depuis 2014, il est possible de combiner plusieurs matériaux liquides en une seule pression. En outre, les modèles ont moins de poids que les objets issus de méthodes de fabrication classiques telles que le procédé de moulage par injection.
Cette évolution rapide a réveflé l'intérêt de l'économie. Tout d'abord, l'industrie automobile a commencé à fabriquer des prototypes. Cette procédure s'est rapidement étendu à d'autres industries. L'impression 3D est désormais l'une des normes de fabrication de prototypes, car elle réduit le temps nécessaire à la planification, au développement et à la fabrication d'un nouveau produit (Rapid Prototyping).
L'impression 3D est également adaptée pour la fabrication de petites séries, de pièces individuelles ou de pièces de rechange. C'est précisément lorsque la fabrication industrielle est trop lourde et coûteuse que l'impression 3D représente une bonne alternative. De plus, différentes séries ou pièces peuvent être produites directement l'une après l'autre. Il n'est pas nécessaire de remplacer les moules par exemple.
Un autre domaine dans lequel la méthode a fait ses preuves est la construction d'outils et de moules. Au lieu de recourir à des fournisseurs externes, un outil ou une forme, par exemple une forme moulée par injection, peut être produit en peu de temps et dans votre propre entreprise.
Avantages et inconvénients de la technologie d'impression 3D
L'utilisation de cette technologie présente quelques avantages pour les entreprises. Ces derniers sont particulièrement adaptés à la réduction des erreurs ainsi qu'à la réduction de la charge de travail et des matériaux. Il en résulte une production plus rapide et moins coûteuse.
Prévention des erreurs
Les erreurs de conception et de fonctionnement sont normales, en particulier lors de la phase de développement de nouveaux produits. Les modèles 3D peuvent être utilisés à court terme et dès les premiers stades du développement. Sur cette voie, les erreurs peuvent être détectées et éliminées plus tôt que lors de la fabrication d'objets à la main ou de moules. Comme ces approches classiques sont longues, les prototypes sont souvent utilisés ultérieurement, de sorte que les erreurs ne se font que lorsque le travail et le temps ont été investis. Il en va de même pour les autres possibilités d'utilisation de l'impression 3D. Ainsi, la production d'une petite couche de pièces peut être arrêtée et améliorée entre-temps et non seulement à la fin de la fabrication.
Plus une imprimante 3D est de haute qualité, plus la pièce produite est précise et fidèle à l'original. Par exemple, il est possible de fabriquer des objets à partir de différents matériaux et de reproduire les propriétés du produit. Que ce soit multicolore ou transparent, caoutchouté ou solide, avec des pièces mobiles ou sans. Les thermoplastiques, les photopolymères et les matériaux composites sont capables de fournir presque toutes les propriétés de matériau. Les processus de post-traitement tels que la peinture ou le polissage les maintiennent facilement en place. De cette manière, contrairement aux modèles numériques sur ordinateur, les modèles sont parfaitement adaptés au produit final. Les tests effectués avec les objets permettent de détecter les erreurs qui entraînent un coût et un temps élevés pour l'amélioration du produit final. Cela signifie qu'il est possible d'imprimer des prototypes et d'éliminer les erreurs à un stade précoce du développement.
En outre, les modèles créés une fois sur l'ordinateur peuvent être modifiés et reproduits comme vous le souhaitez. Si la première conception du prototype présente des erreurs ou si, par exemple, quelque chose doit être amélioré au niveau de la conception, il suffit de modifier la plus grossière. Les imprimantes peuvent ensuite produire immédiatement la nouvelle génération de prototypes.
Réduction de la consommation de matériaux
La fabrication exacte de la forme souhaitée réduit la consommation de matériaux. L'imprimante 3D construit les modèles de la taille et de la forme dont vous avez besoin. C'est une différence importante avec les pièces dont la forme finale est obtenue par la coupe, le ponçage ou le perçage. Grâce à la faible consommation de matériaux et à la réduction de l'utilisation d'énergie et de main-d'œuvre, la fabrication est moins coûteuse.
Réduction de la charge de travail
La charge de travail peut être réduite à différents endroits. D'une part, les coûts et le temps nécessaires au développement sont réduits, car les prototypes sont testés à un stade précoce. Lors de la production, la construction de moules et leur remplacement sont supprimés dès qu'une nouvelle série de produits commence. Les pièces imprimées sont prêtes, le post-traitement est terminé ou supprimé en peu de temps. De plus, les coûts sont indépendants du nombre de pièces imprimées et ne sont pas à l'échelle. Cela signifie que la production de petites quantités pour l'impression 3D n'est pas plus coûteuse que celle de grandes quantités. Dans le cas de la fabrication classique, les coûts de production diminuent généralement lorsque le volume de production augmente.
Accélération de la production
L'utilisation flexible et à court terme de l'impression 3D entraîne en fin de compte une accélération de la production. Cela comprend la réduction des efforts de développement et de main-d'œuvre. Cela est particulièrement vrai pour la fabrication de pièces de rechange. Sans impression 3D, la production doit reposer dans le pire des cas jusqu'à ce qu'une pièce de rechange soit fournie. Une imprimante 3D produit les pièces nécessaires sur le terrain selon le principe juste-à-temps.
Processus respectueux de l'environnement
En outre, l'impression 3D est plus écologique dans de nombreux domaines que les circuits d'approvisionnement traditionnels. D'une part, la consommation de matériaux est plus faible, de sorte que moins de déchets sont produits. D'autre part, les itinéraires de transport sont réduits ou totalement supprimés car les pièces nécessaires peuvent être imprimées directement sur place. Cela contribue à économiser du CO2.
Inconvénients de l'impression 3D
- La conception d'un modèle imprimable nécessite des connaissances et une expérience spécifiques.
- Le processus d'impression prend plusieurs heures ou plusieurs jours en fonction de la complexité de l'objet.
- La production en masse n'est pas encore possible car la fabrication classique est moins onéreuse à partir d'un certain nombre de pièces.
Possibilités d'utilisation de l'impression 3D dans les entreprises
Médecine et recherche
- Prothèses et orthèses
- Modèles pour la préparation pratique des opérations
- Implants tels que les articulations du genou ou les implants de la mâchoire
- Premières tentatives d'impression d'organes et de parties du corps
Génie mécanique et fabrication
- Impression de pièces de rechange et de pièces spéciales sur demande
- Amélioration de sa propre gamme de produits, par ex. moins de poids, refroidissement intégré
- Fabrication sans outils de produits pour lesquels des moules étaient nécessaires auparavant
Industrie des biens de consommation
- Fabrication de vêtements et de bijoux
- Impression d'objets domestiques
- Production de jouets individuels
Architecture
- Impression de ponts et de bâtiments à un étage
- Modèles précis de bâtiments et de complexes de bâtiments
Aérospatiale
- Production de composants d'avion pour réduire le poids de l'avion et la consommation de kérosène
- Pression des drones
Industrie alimentaire
- Fabrication de nouilles
- Impression de bonbons tels que des animaux en caoutchouc, des biscuits
Grâce à l'imprimante 3D, il est possible de réaliser autant de choses que possible, aussi bien dans un environnement privé que dans un environnement opérationnel. À l'avenir, cette technologie continuera de se développer, certains s'attendent même à une influence profonde dans les modèles commerciaux, les processus de production et les chaînes de valeur.
Impression 3D dans les établissements d'enseignement
Les entreprises n'ont pas seulement reconnu les avantages des imprimantes 3D. Dans les établissements d'enseignement, ils sont utilisés pour faciliter l'apprentissage et la recherche des élèves.
Les écoles utilisent précisément la technologie dans les disciplines MINT (mathématiques, informatique, sciences et technologie) pour rapprocher leurs élèves des compétences en sciences, en technologie et en design.
Ainsi, l'enseignement des mathématiques peut prendre des formes géométriques, la création de modèles CAO fait partie de l'leçon informatique et le processus de production technique complexe est compréhensible lors de la création d'un modèle 3D. Dans le domaine des sciences naturelles, l'imprimante 3D continue à vous aider. Ainsi, différentes choses, par exemple la cellule du corps humain, peuvent être visualisés.
Dans les universités, l'impression 3D est utilisée dans de nombreux domaines, par exemple dans des cours techniques ou dans la recherche. Les étudiants en médecine peuvent pratiquer des opérations pratiques à l'aide d'objets 3D.
Ainsi, les élèves et les étudiants pourront connaître le processus d'impression 3D innovant qui leur permettra de travailler.
Manuel d'impression 3D pour l'enseignement
L'impression 3D est un domaine thématique en constante évolution et très innovant et offre une bonne possibilité de visualiser de nombreux aspects de la numérisation avec une imprimante 3D.
Avec le manuel d'impression 3D gratuit, nous souhaitons soutenir ce développement : il est conçu comme un guide étape par étape pour intégrer ce sujet passionnant dans des cours spécialisés, des formations ou, plus généralement, dans des établissements d'enseignement.
Exemple de pratique
La RWTH Aachen a développé, en collaboration avec Conrad, une plateforme de collaboration qui permet la mise en réseau des ressources de production et des commandes de clients. Une simulation des installations de production a été créée pour illustrer les approches. Grâce aux imprimantes 3D, cette simulation peut distribuer des travaux d'impression sur un réseau à des sites et lancer la production.
La technologie centrale de Conrad Electronic a fourni, en plus de l'imprimante 3D Renkforce RF500 que nous recommandons, la recommandation d'utiliser Renkforce 3D Printbox « Astroprint ». Il permet de commander les imprimantes via une interface de programmation et d'envoyer des tâches d'impression via le réseau via la plate-forme existante au moyen d'une architecture client serveur.
Différentes méthodes d'impression 3D
Les nombreuses possibilités d'application qui offrent les différents matériaux et formes rendent également nécessaire différents modes de fabrication. La variante de pression la plus courante est les procédés additifs, y compris la fabrication de produits, dans lesquels un objet est créé par l'ajout, l'application et le dépôt de matériaux. Le modèle est numérique. Cela comprend :
| Méthode de pression additive | Matériaux adaptés pour l'impression |
|---|---|
| Fusion sélective du laser (SLM) et fusion du faisceau d'électrons | Métaux |
| Laser sélectif (SLS) | Polymères, céramique, métaux |
| Stéréolithographie (SLA) et Digital Light Processing (DLP) | Résines synthétiques liquides |
| Modélisation de polyjet et modélisation de dépôt par fusion (FDM, également fabrication de filament par fusion, FFF) | Plastiques, résines synthétiques |
D'autres possibilités moins utilisées sont des techniques de forme dans lesquelles le produit est formé par des méthodes mécaniques ou thermiques telles que le pliage, le pressage et le moulage. Les approches sous-actives permettent de traiter les matières premières par fraisage, tournage, perçage et méthodes électriques afin d'obtenir l'objet souhaité. Les imprimantes qui relient plusieurs processus sont couvertes par les procédures hybrides.
Service d'impression 3D en ligne
Si vous ne souhaitez pas acheter votre propre imprimante 3D, le service d'impression 3D de Conrad est recommandé pour les pièces individuelles et les produits de série. Avec notre partenaire de collaboration, nous vous proposons le spectre complet de l'impression 3D. Vous pouvez choisir entre différentes techniques d'impression et différents matériaux. Par exemple, les composants, les inserts d'outils de moulage par injection et les prototypes sont en métal, aluminium, plastique et bien plus encore.
Les avantages :
- Pas de supplément pour les petites quantités
- Une grande liberté de conception
- Large gamme de matériaux et de couleurs
- Délais de production et de livraison courts
- Finition de surface et montage sur demande
Service d'impression 3D à la succursale Conrad
Numérisation, impression, emportez : selon ce principe, les imprimés 3D fonctionnent dans Conrad filiale. Testez-le vous-même !