Coup de tonnerre sur le marché de la High Tech il y a quelques années, les imprimantes 3D ont trouvé leur place chez les amateurs de design et les bricoleurs avancés. Sur le principe, ces appareils permettent de créer des formes, des pièces voire des œuvres d’art à partir de matière plastique brute. Ils tendent à se démocratiser de plus en plus. On fait le point.
Comment fonctionne une imprimante 3D ?
Sur le principe, toutes les imprimantes 3D fonctionnent selon un même modèle : à partir de coordonnées XYZ (soit des points définis par leur abscisse, leur ordonnée et leur cote) présentes sur un fichier numérique, une machine va superposer de la matière plastique et créer ainsi un objet solide. Des couches fines composent chaque passage de l’imprimante. Plusieurs techniques différentes vont changer la manière dont cette superposition se produit d’un modèle à l’autre.
Les différentes méthodes d’impression et leurs consommables
On distingue plusieurs procédés, qui vont faire varier les matières employées comme consommables des imprimantes 3D :
1- La stéréolithographie ou SLA : les orthodontistes ou les joailliers connaissent bien cette méthode d’impression, réputée parmi les plus fines dans le milieu professionnel. Elle consiste à faire transformer une résine liquide en un plastique solide par la machine, grâce à un laser, la pièce étant « extraite » au fur et à mesure en dehors d’un bain liquide initial. Pour faire simple, les molécules présentes dans la résine vont se solidifier sous l’action de certaines fréquences lumineuses (notamment les ultraviolets). En SLA, on utilise des résines sous forme liquide comme consommable.
2- La modélisation par dépôt de filament ou FDM : cette technologie a permis la démocratisation des imprimantes 3D. Le principe en est assez simple : la tête d’impression est composée d’un extrudeur chauffé, par lequel passent les matières utilisées, dites « thermoplastiques » : fondu, le plastique devient mou, et peut facilement être superposé à la pièce suivante. Pour cette méthode, les machines ont besoin de filaments thermoplastiques vendus sous la forme de bobines.
3- Le frittage laser et la fusion laser ou SLS et DMLS : ces deux procédés utilisent des poudres comme matière première, et, dans le cas du DMLS, cela permet de travailler les métaux. Dans les deux cas, des laser font fusionner entre deux des éléments de poudres qui deviennent ensuite des éléments solides. Moins répandus sur le marché des imprimantes 3D de « bureau », ces modèles commencent cependant à se démocratiser.
Les fichiers & les logiciels/applications 3D
Le principe d’une imprimante 3D repose sur la modélisation informatique des objets que l’on souhaite créer. L’invention de la technologie de stéréolithographie a été accompagnée de l’arrivée des fichiers .STL : ils se sont depuis répandus dans le milieu professionnel puis dans le monde de l’impression 3D à domicile. Ces fichiers comprennent les informations sur la surface d’un objet 3D, faisant ressembler la forme voulue à une mosaïque de petits triangles, et permettant d’en définir le relief. Chacune de ces formes est ensuite enregistrée dans le fichier sous la forme de coordonnées, dessinant un ensemble pouvant être lu par ce que l’on appelle un « slicer ».
Le slicer est le logiciel qui permet de faire communiquer l’ordinateur et une imprimante 3D : le programme va transformer l’ensemble de coordonnées d’un fichier .STL en instruction pour la machine, qui appliquera ensuite sa méthode d’impression en se basant sur les informations fournies.
Si la conception des objets peut se faire via un logiciel 3D grand public (type Blender, FreeCAD, SketchUp), la communication avec la machine depuis un ordinateur est grandement facilitée par les slicers. On en trouve de plusieurs types sur le marché : les fabricants eux-mêmes en ont créé (comme Cura Slicer de la société Ultimaker) et des éditeurs indépendants ont aussi développé des logiciels puissants (Simplify3D). La communauté open-source, très active en matière d’impression 3D a également conçu une solution ouverte (Slic3r).
Quellle est la configuration informatique requise ?
Les imprimantes 3D peuvent être gourmandes en ressources, en particulier si vous designez vous-mêmes les pièces que vous souhaitez fabriquer. Aussi, on conseillera de bien regarder les configurations recommandées par les fabricants d’imprimante 3D : certains modèles réclament des processeurs récents, et les logiciels de conception assistée par ordinateur (CAO) exigent une carte graphique performante et disposant de plusieurs Go de mémoire vidéo.
Si vous souhaitez réaliser des copies de designs ou de maquettes, il vous faudra éventuellement investir dans un scanner 3D pour générer des fichiers .STL à partir de pièces du quotidien.
Bien choisir sa machine : les critères de choix
Les imprimantes 3D de bureau composent une gamme très variée, notamment en matière de technique d’impression et d’usage.
Dédié par exemple à l’initiation des enfants à la conception assistée par ordinateur la Xyz Printing Da Vinci Mini Plus Noir permet de réaliser très simplement de petits objets, comme des jouets ou des figurines.
Pour des usages plus complexes, et également en technologie FDM, la XYZ Printing Da Vinci 1.0 Pro 3D constitue un bon choix. Elle est en effet accessible, compacte et intuitive; trois critères à prendre en compte au moment d’acheter une machine, l’encombrement et la facilité d’utilisation étant importantes, surtout si c’est votre première imprimante 3D.
Des modèles haut-de-gamme, correspondant à des usages semi-professionnels et proposant une rapidité d’impression accrue et l’utilisation de plusieurs couleurs, peuvent se trouver chez des constructeurs comme 3D systems avec la Cube Pro Duo, composée de deux têtes d’impression.
Le budget à prévoir
Même si la technologie se démocratise, il faut compter un minimum de 250 euros pour une machine d’entrée de gamme, et plusieurs milliers d’euros pour des usages avancés. De même, les consommables d’une imprimante 3D peuvent représenter un budget de plusieurs dizaines d’euros par an, du moins en cas d’usage intensif.
Si cela peut paraitre onéreux de prime abord, une imprimante 3D peut se rentabiliser assez rapidement. Soit en vendant les produits fabriqués, par exemple à une petite entreprise qui souhaite faire fabriquer un prototype ou une maquette à moindre cout, soit à votre entourage qui souhaite remplacer une pièce défaillante et introuvable d’un appareil ménager par exemple. On trouve d’ailleurs des sites qui mettent en relation possesseurs d’imprimante 3D et des particuliers. Mais vous pouvez aussi être mis en relation avec des entreprises qui ont un besoin mais sont dépourvus de matériel. Plus économique que de devoir investir dans un matériel couteux, surtout pour un usage ponctuel !
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