Impression 3D : les fondamentaux pour une réalisation de qualité

Impression 3D : les fondamentaux pour une réalisation de qualité

30 mars 2021
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Communément appelée « impression 3D », la fabrication additive est un processus toujours plus sollicité dans l’industrie. Contrairement à la fabrication soustractive qui implique d’enlever de la matière, cette méthode repose sur la conception de pièces par addition de couches, le tout sous le contrôle d’un ordinateur et d’opérateurs spécifiquement formés. 

Si la fabrication additive est de plus en plus utilisée dans le secteur industriel, c’est parce qu’elle dispose d’un fort potentiel. En effet, elle permet par exemple de travailler sur un large éventail de matières (du métal au plastique), mais également de créer à la fois des prototypes et des pièces fonctionnelles. Très flexible, cette méthode peut être manipulée pour respecter des cahiers des charges exigeants, et pour avancer aussi rapidement qu’efficacement. Autant d’atouts qui font de la fabrication additive un procédé de premier choix dans de nombreux cas, à condition naturellement de le mobiliser de la bonne façon.

Opérer les bons choix de logiciels

La fabrication 3D repose avant tout sur un logiciel de CAO (Conception Assistée par Ordinateur). Il en existe de nombreux, et tous ne couvrent pas forcément les mêmes finalités.

Les logiciels de modélisation

Le choix du logiciel de modélisation dépend clairement du rendu souhaité, mais aussi du matériau usité et de la technologie sollicitée. Il existe des logiciels spécifiques pour la modélisation de solides, sur lesquels on peut effectuer une conception paramétrique (définition de la pièce, longueur, angles, distances, etc.) ou une conception générative (analyse de la performance de chaque critère tel que le poids, la résistance, le coût, etc.). On peut citer CATIA, Solidworks, PTC Creo ou FreeCad.

Les logiciels de modélisation de surface s’intéressent uniquement à l’aspect extérieur de la pièce, on s’en sert donc plutôt à des fins esthétiques. Enfin, les programmes de modélisation organique peuvent donner lieu à des conceptions et formes très complexes – ils sont notamment réputés dans des secteurs spécifiques comme le cinéma ou la bijouterie.

Les logiciels de simulation et d’optimisation

Avec un logiciel de simulation et d’optimisation, il est possible d’effectuer ce que l’on appelle une « optimisation topologique », afin de suivre des contraintes précises en termes de résistance, par exemple. Les programmes de ce style comme solidThinking Inspire ou encore Crea Simulate permettent de trouver la meilleure répartition de matière possible pour chaque pièce (gains de poids et meilleure robustesse en même temps).

Les logiciels de tranchage

C’est le logiciel de tranchage, ou « slicer », qui donne à l’imprimante toutes les instructions le parcours, la vitesse du protocole ou encore la hauteur de chaque couche.

Il est important de noter qu’il existe aussi des logiciels pour réparer les fichiers 3D possédant des erreurs ou gérer plusieurs imprimantes 3D et optimiser les flux de production.

impression 3D drimex

Sélectionner la bonne technologie

Il existe trois principales technologies en matière de fabrication additive : on les sélectionne en fonction des besoins propres à chaque projet.

Le dépôt de filament fondu (FDM)

Le FDM est le procédé grand-public le plus répandu, que les non-professionnels sollicitent quand ils se dotent d’une imprimante 3D. La machine fait fondre et extrude un filament thermoplastique, avant que la matière ne soit déposée couche par couche par une buse d’impression. Cette solution reste minoritaire en industrie, car elle ne permet pas d’aboutir sur une précision suffisamment haute.

La stéréolithographie (SLA)

Historiquement, avec son apparition dans les années 1980, la stéréolithographie est la première méthode de fabrication additive, et toujours très répandue dans la sphère professionnelle. Ici, c’est un laser qui transforme une résine liquide en un plastique solide – par l’intermédiaire d’un processus de photopolymérisation. Ce procédé est celui qui génère la plus haute résolution, aussi bien sur les détails que les finitions en surface.

Le frittage laser sélectif (SLS)

On sollicite volontiers le frittage laser sélectif en industrie : il s’agit ici d’une fusion d’un matériau sous forme de poudre. Les petites particules de poudre polymère fusionnent avec un laser haute puissance, on peut ainsi réussir à former des pièces avec une géométrie extrêmement complexe, y compris quand il faut introduire des détails en interne. Le plus souvent, cette méthode implique d’employer du nylon, car ce matériau offre de bonnes propriétés mécaniques (légèreté, solidité, flexibilité, stabilité face aux chocs et aux produits chimiques, résistance à la chaleur et aux UV).

Au-delà de la technologie, il faut également s’attarder sur le choix des filaments : il en existe une multitude (mats, brillants, imitant le bois, issus de matières recyclées, etc.). Concernant les matières premières, on peut sélectionner des polymères (ABS, PET, PLA, alumide, etc.) et différents types de résines ainsi que des métaux (acier, aluminium, titane, laiton, etc.).

Méthodologie : prendre le temps

Si vous n’avez pas l’habitude d’employer l’impression 3D et que vous en êtes encore à vos premiers prototypes, il peut être pertinent de favoriser une démarche « essai-erreur ». N’hésitez pas à fractionner chaque tâche en plusieurs étapes distinctes, afin de ne pas devoir tout recommencer depuis le début en cas de souci.

De plus, en fonction de chaque matériau sollicité, différentes consignes s’appliquent (les contraintes sont amenées à changer également). Veillez à bien vous renseigner pour avoir toutes les données utiles en tête au moment de vous lancer.

Modèle 3D : s’assurer de sa fiabilité

Les modèles 3D que l’on conçoit peuvent contenir une ou plusieurs erreur(s) qui compliquent – ou rendent impossible – l’impression. Cependant, il existe des outils informatiques spécialement pensés pour réparer ces erreurs, et s’assurer de partir sur de bonnes bases.

On peut même trouver des sites Internet qui réparent ces fichiers, dans ce cas vous n’avez même pas besoin de télécharger de logiciel.

Calibrer l’imprimante et se lancer ! 

Une fois que vous avez élaboré tous vos modèles et que vous avez parfaitement compris comment fonctionne votre imprimante 3D, vous pouvez vous lancer. Veillez à bien vérifier l’orientation de la pièce et contrôlez chaque élément avant de l’introduire dans la machine, pour vous assurer qu’il n’y a pas de malfaçon ou de faiblesse susceptible de générer des problèmes par la suite.

En tant que professionnel de la sous-traitance industrielle, Drimex vous accompagne dans vos projets d’impression 3D.