Elle est devenue un incontournable dans les salons de la technologie, mais reste encore à gagner en popularité auprès du grand public. Des entreprises ont des idées à foison pour la productivité mais le public, lui, est en reste. Que faire d’une imprimante 3D si ce n’est pour imprimer des objets utiles ou pour le divertissement? Peut-être que des centaines d’idées germent déjà dans l’esprit de certains! Il faut voir plus loin et ne pas rester sur l’instrument en soi!

Il y a quelques années, lorsque nous entendions parler de la possibilité d’imprimer du tissu synthétique depuis une imprimante, comme un bout de chaussure à confectionner, nous étions amenés à sourire, tout en réfléchissant à cette hypothèse. Maintenant, l’imprimante 3D est devenue une réalité, offrant des millions de possibilités. Mais il reste à les inventer, les créer et innover.

La génération future saura imprimer les pièces ou matériaux dont elle aura besoin. Mais reste à savoir quelles sont les possibilités actuelles et comment cela va fonctionner? Est-ce coûteux? Est-ce difficile à manipuler? Faut-il être expert en informatique pour imprimer un objet en trois dimensions? C’est à cela que nous tenterons de répondre.

Une imprimante pour chaque chose

Il existe une panoplie d’imprimantes sur le marché: allant du low cost au portatif, du moins cher au plus onéreux, en passant par l’imprimante de haute précision à l’impression d’immeuble! Nous pouvons dire que les premiers domaines exploités étaient bien la taille et la précision. Plus c’est petit et plus c’est fin, plus c’est précis et plus c’est beau. En dehors de ces éléments, la vitesse d’impression est un point noir qui en rebuterait plus d’un. Par exemple, la Lumipocket, une imprimante de poche, pourrait-on traduire, permet l’impression d’un volume de 785 cm³ (10 cm de diamètre sur 10 cm de haut) et demanderait 10 heures! Elle est désignée comme «plus rapide» que les imprimantes 3D FDM (Fused Deposition Modeling). Un exemple de taille: à Shanghai, une société chinoise a réussi à construire dix maisons en moins de 24 heures grâce à l’emploi de l’impression tridimensionnelle utilisant de la fibre de verre et du ciment!

FDM, SLA ou frittage sélectif

Trois technologies principales coexistent: le FDM (Fuse Deposition Modeling: modelage par dépôt de matière en fusion), la SLA (Stéréo-lithographie: une lumière UV solidifie une couche de plastique liquide) et le SLS (frittage sélectif par laser: un laser agglomère une couche de poudre). Le point commun entre ces trois techniques est qu’elles fonctionnent toutes selon le «couche par couche». Seule la façon dont sont appliquées et traitées ses couches est différente ainsi que le matériau utilisé.

La FDM est la plus répandue, car elle permet de produire des pièces à géométries complexes. Elle fait fondre la matière à 185 °C et dépose des filaments de matière fondue. La qualité et la finition dépendent du modèle de l’imprimante et permettent de proposer des tarifs abordables.

La SLA est une technique qui consiste à solidifier un liquide photosensible par le biais d’un rayon laser ultraviolet. C’est actuellement une des meilleures techniques d’impression 3D, car nous obtenons une bonne qualité de finition et de détails (0.0005mm). Mais elle est plus onéreuse que la FDM.

Le SLS utilise de la poudre polyamide à l’instar du liquide employé par le SLA. Mais le principe est le même, le laser permet de solidifier la couche supérieure pour venir se coller à la couche inférieure.

Les matériaux

On pourrait croire que le plastique est le seul matériau utilisé pour une imprimante 3D. Il existe en fait un choix bien plus large! Pour la FDM, il existe trois types de plastiques utilisés pour l’impression 3D grand public: le PLA, l’ABS et le PVA qui sont tous des polymères et des thermoplastiques. Ils deviennent mous et malléables lorsqu’ils sont chauffés et reviennent à un état solide lorsqu’ils sont refroidis. Côté prix, pour ces trois types de plastique, comptez en moyenne entre 20 € et 60 € le kg selon la couleur et la marque de l’imprimante.

L’Institut de recherche en technologie industrielle de Taïwan travaille actuellement sur un PLA qui ne se déformerait pas sous l’effet de la chaleur. Cela permet de renforcer les propriétés de la matière et de dépasser le stade du simple prototype.

Les autres matériaux comme l’alumide ou la poudre de polyamide sont destinés uniquement aux impressions par frittage laser. La résine de polymère liquide photosensible est prévue pour le type d’impression par SLA et la cire de calcinable permet d’avoir un aspect lisse sans porosité sur les pièces finales.

Fichier 3D

Pour imprimer un objet, en dehors de quelques rares exceptions, avoir un fichier 3D est une obligation. Ceux qui peuvent modeler à partir d’un logiciel 3D:

les modeleurs volumiques

Ces modeleurs permettent de travailler des objets aux formes simples et primitives: cylindriques, cubiques, rectangulaires, sphériques… Parmi les plus connus on pense à Solid Edge, CATIA et bien sûr à Solidworks.

les modeleurs surfaciques

Les modeleurs surfaciques qui définissent mathématiquement la surface de l’objet sont généralement très employés dans le domaine artistique pour des formes complexes. On retrouve le célèbre Sketchup, le Rhinocéros ou encore le ZBrush.

les modeleurs paramétriques

Ces derniers s’adressent avant tout aux professionnels tels que les ingénieurs ou les architectes. On modélise non pas en dessinant mais en programmant grâce à des équations que l’on peut paramétrer à sa guise. Ils permettent de créer aussi bien des pièces mécaniques que des objets aux formes organiques. Rhinocéros et OpenSCAD font partie des plus connus.

La deuxième solution est l’utilisation d’un scanner 3D. Il existe beaucoup de modèles sur le marché. On distingue trois grandes familles: les scanners dit à lumière structurée, les scanners lasers, les scanners stéréoscopiques et la kinect. Cette dernière étant la moins onéreuse puisque ce périphérique fait partie de la console Xbox et pourrait être un matériel déjà acquis.

Bien entendu, la solution la plus simple serait de récupérer directement sur un site spécialisé proposant des modèles recherchés. Mais la difficulté est de trouver chaussure à son pied!

Quelque soit la méthode choisie pour récupérer un fichier, celui-ci devra être exporté au format STL pour que l’impression puisse être lancée.

Des possibilités presque infinies

Si la matière utilisée est maîtrisée, il n’y aura alors plus de barrière et l’impression tridimensionnelle pourra se généraliser dans tous les secteurs de l’industrie et de la production ainsi que le secteur médical.

L’industrie agroalimentaire et la médecine sont en train de s’emparer de cette technologie pour imprimer des aliments et des cellules en adaptant la tête d’impression et en utilisant de la cire ou des polycarbonates.

Un autre domaine est en train de connaître une révolution: le BTP. Dans ce domaine, ce sont les chercheurs de l’université de Californie qui ont développé, en début d’année, une imprimante géante qui serait capable de construire une maison de 225m² en seulement 24 heures!

Autre secteur touché par cet outil, l’écologie. Un filament fabriqué à partir de déchets plastiques intéresse déjà les entreprises du recyclage. Une organisation canadienne a mis au point un système consistant à recycler des détritus plastiques en consommables pour imprimantes 3D.

Une imprimante pour qui?

Vous l’aurez compris, l’imprimante 3D attire beaucoup le secteur professionnel, ce qui rend l’approche plus difficile à appréhender pour le grand public. Le divertissement étant l’un des points attractifs, il pourrait  faire pencher la balance. Nombre de possibilités s’offrent tout de même à vous: la reproduction d’objets de valeur, la création de figurines, un outil complémentaire pour ses travaux du dimanche, la création de supports culinaires, un objet de décoration, etc. ou tout simplement: serez-vous la future start-up de l’innovation et de l’inventivité créative?