Que peut fabriquer une imprimante 3D?

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La plupart d’entre nous ont déjà entendu parler du potentiel de l’impression 3D à un moment ou à un autre. Cependant, dans ce guide, nous fournissons un aperçu de l’histoire et de la réalité de l’impression 3D – les méthodes, les matériaux et les applications – ainsi que des prédictions sur l’orientation qu’elle pourrait prendre à l’avenir.

Qu’est-ce que l’impression 3D?

L’impression 3D est un ensemble de technologies de fabrication additive capables de créer un objet en trois dimensions en superposant des couches successives d’un certain matériel. Il s’agit d’un processus par lequel des objets physiques sont créés en superposant des matériaux à partir d’un modèle numérique.

Les techniques de fabrication additive sont utilisées pour créer des objets imprimés en 3D. Un objet est formé dans un processus additif en déposant des couches successives de matériel jusqu’à ce que l’objet soit complet. Chacune de ces couches peut être vue comme une section transversale de l’objet qui a été finement tranchée.

Par rapport aux méthodes de fabrication conventionnelles, l’impression 3D permet de créer des formes complexes avec moins de matériaux.

À quoi peut servir l’impression 3D?

L‘impression 3D permet d’imprimer des étuis de téléphones, des jouets, des modèles de dessins animés, et même des prothèses humaines et des maisons. Grâce aux avancées technologiques, ses applications sont possibles dans un large éventail de secteurs, qu’il s’agisse des télécommunications, de l‘industrie médicale, automobile, aéronautique, dentaire ou architecturale.

L’impression 3D avait des coûts de lancement élevés à ses débuts puisque les modèles et les matériaux pour les imprimantes 3D étaient chers. Cependant, les coûts ont baissé ces dernières années grâce aux progrès et aux variations de la technologie des appareils et des matériaux utilisés, rendant l’impression 3D plus facilement accessible et plus rentable.

Quels sont les facteurs qui influencent le coût de l’impression 3D?

Le coût de l’impression 3D peut varier de quelques dollars à des milliers de dollars. Sans modèle 3D, il est difficile d’estimer le coût d’une impression 3D. Cependant, le coût de l’impression 3D peut varier en fonction de facteurs tels que le contenu, la complexité du modèle, la main-d’œuvre, la taille de la pièce et la géométrie.

Matériel

Les entreprises facturent généralement en fonction de la quantité de matériel nécessaire à la construction de votre composant et du type de matériel que vous choisissez. Le coût du matériel est lié aux propriétés mécaniques ainsi qu’à la facilité et à la rapidité de fabrication.

Un simple photopolymère de prototypage sera probablement le meilleur choix si vous recherchez le matériel le plus rentable. En revanche, si vous avez des spécifications plus pratiques, vous aurez besoin d’un matériel plus résistant, ce qui peut être plus coûteux.

La quantité de matériel de support utilisée dans votre conception peut également avoir un impact sur le coût. L’utilisation d’angles autoportants (généralement d’environ 45 degrés ou plus) dans votre conception vous aidera à économiser de l’argent sur les matériaux en utilisant moins de matériel de support.

Épaisseur de paroi

La hauteur minimale de la couche pour votre pièce est affectée par l’épaisseur de la paroi, qui affecte le prix du devis. Selon le procédé d’impression 3D et les propriétés mécaniques, les matériaux ont des spécifications différentes en matière d’épaisseur minimale des parois.

Des parois plus minces peuvent réduire le temps et les coûts de construction, mais elles peuvent aussi donner lieu à des caractéristiques fragiles, des trous, des lacunes et des pièces manquantes. En ce qui concerne l’épaisseur des parois, les facteurs les plus importants à retenir sont la géométrie et l’application du composant.

Main d’œuvre

Le coût de la main-d’œuvre est déterminé par les spécifications de vos composants, le processus d’impression 3D et le matériel que vous commandez. Les pièces métalliques fabriquées avec le procédé DMLS, par exemple, doivent être usinées à partir de la plateforme, ce qui ajoute à la période de main d’œuvre du processus. Si votre composant comporte une surface lisse ou des revêtements, il coûtera presque certainement plus cher qu’une pièce brute qu’il suffit d’enlever.

 

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Des exemples remarquables d’impression 3D

L’impression 3D et 4D ont le potentiel de révolutionner la fabrication. Cependant, ces technologies ont bien d’autres applications que la simple fabrication de modèles 3D, dont beaucoup vous surprendront.

 Os et muscles

Des chercheurs de l’Institut de médecine régénérative de Wake Forest ont réussi à imprimer des os, des muscles et des oreilles et à les implanter dans des animaux à l’aide d’une technique connue sous le nom de bio-impression. Ce qui est encore plus excitant, c’est que les tissus imprimés ont survécu et sont devenus des tissus utilisables après avoir été insérés.

Pizza

L’imprimante alimentaire 3D Foodini de Natural Machines a créé une pizza imprimée en 3D et est conçue pour produire des aliments imprimés personnalisés. Il est possible d’imprimer des pizzas, des hamburgers aux haricots et une variété de recettes saines à partir d’ingrédients comestibles.

Bâtiments

Apis Cor, une entreprise russe, peut imprimer en 3D une maison modeste en seulement 24 heures, ce qui permet d’économiser jusqu’à 40 % sur les coûts de construction. Les murs sont construits à l’aide de couches d’un mélange de béton déposé par l’imprimante mobile, puis l’isolation, les fenêtres et le toit sont ajoutés après le retrait de l’imprimante. Les maisons peuvent également être imprimées sur place plutôt que dans un entrepôt, grâce aux dispositifs d’impression mobiles d’Apis Cor.

Quelles sont les limites d’une imprimante 3D?

Vitesse de fabrication

Si l’impression 3D a le potentiel de créer des objets qu’il serait difficile de créer avec des méthodes de fabrication conventionnelles, sa vitesse de fabrication par produit est un inconvénient. Il est possible de fabriquer des produits personnalisés, uniques en leur genre, qui apportent des avantages considérables aux individus, mais la capacité de l’impression 3D à produire ces articles à l’échelle est actuellement limitée.

Il est peu probable que l’impression 3D prenne le contrôle de l’industrie manufacturière dans un avenir proche, mais c’est une possibilité que l’industrie de l’impression 3D envisage. Cependant, l’impression 3D a pris le contrôle de l’industrie des prothèses auditives en très peu de temps et il existe des imprimantes 3D beaucoup plus rapides qu’auparavant sur le marché.

Un système complexe

Il est facile de s’intéresser à l’impression 3D, mais de nombreux facteurs nuisent à son développement. Pour progresser réellement et devenir un produit ménager populaire, l’impression 3D nécessite moins d’étapes et un processus plus simple pour que les gens puissent l’utiliser.

De nombreuses imprimantes 3D sont déjà prêtes à l’emploi, ce qui est un problème en cours de résolution. Par contre, certaines choses, comme la fabrication de ses propres impressions, peuvent nécessiter beaucoup d’apprentissage, de sorte qu’un novice peut se sentir dépassé lorsqu’il envisage de se lancer dans l’impression 3D.

Quelle taille d’objet une imprimante 3D peut-elle imprimer?

Vous pourriez être choqué de voir à quel point un objet minuscule peut être imprimé à l’aide d’une imprimante 3D. Que diriez-vous d’un sourcil de la taille d’une fourmi? L’artiste Jonty Hurwitz s’est spécialisé dans ce domaine, et il le fait exceptionnellement bien.

Il a utilisé du matériel photosensible imprimé en 3D pour produire les plus petites sculptures du monde, appelées nano-sculptures. Si vous comparez la hauteur d’un objet à sa taille, vous remarquerez qu’il n’est pas plus grand qu’un cheveu humain et qu’il ressemble à un grain de poussière à la lumière du soleil.

Quelles sont les industries qui utilisent l’impression 3D?

Grâce à la technologie d’impression 3D, des pièces de voiture, des étuis de téléphones intelligents, des accessoires de mode, des dispositifs médicaux et des organes artificiels ont tous été créés. En 1984, Charles Chuck Hull a inventé la première imprimante 3D fonctionnelle, et la technologie a considérablement progressé depuis ce jour. Aujourd’hui, l’impression 3D est utilisée dans différents secteurs (aérospatial, automobile, dentaire, médical, etc.).

En utilisant l’impression 3D pour créer des pièces, les entreprises de fabrication et les compagnies aérospatiales ont économisé des milliards de dollars. L’impression 3D a également contribué à sauver des vies. La recherche d’applications réelles de l’impression 3D est l’une des meilleures façons de réfléchir à ce qu’elle peut apporter.

Voici deux exemples d’industries qui utilisent l’impression 3D:

Éducation

Chaque jour, de plus en plus d’écoles intègrent l’impression 3D dans leur programme. Les avantages de l’impression 3D pour l’éducation incluent la possibilité de réaliser des prototypes sans avoir recours à un outillage coûteux, ce qui permet aux étudiants de mieux préparer leur avenir. Les étudiants acquièrent des connaissances sur les applications de l’impression 3D en concevant et en fabriquant des modèles.

L’impression 3D comble la différence entre les idées et les photos sur une page ou un écran et le monde réel, en trois dimensions, permettant ainsi le développement de ces idées. Dans les écoles et les bibliothèques publiques, les imprimantes 3D sont désormais courantes. Dans les universités, les étudiants utilisent des imprimantes 3D dans leurs cours et leurs projets. Pour les éducateurs comme pour les étudiants, des entreprises comme MakerBot proposent des cours de certification sur les applications de l’impression 3D.

Les technologies d’impression 3D révolutionnent également l’enseignement des sciences, de la technologie et de l’ingénierie en permettant aux élèves de réaliser des prototypes rapides à faible coût et de fabriquer des équipements scientifiques de haute qualité à faible coût à partir de modèles de logiciels publics.

Médicine

La bio-impression permet d’imprimer en 3D des organes artificiels, ce qui permet de résoudre plus rapidement les problèmes de dysfonctionnement des organes chez les patients, ce qui est bénéfique tant pour le patient et sa famille que pour les systèmes de santé.

Pour la recherche pharmaceutique, les tissus imprimés en 3D ont été développés comme un moyen rentable et éthique d’identifier les effets secondaires des médicaments et de valider des dosages sûrs. Le jet de liant, une technique d’impression 3D, peut être utilisé pour fabriquer des pilules. Ce procédé permet de fabriquer des pilules très poreuses, ce qui permet d’obtenir des doses élevées dans une seule pilule qui peut être dissoute et digérée rapidement, ce qui est utile pour traiter des maladies comme l’épilepsie.

Quelle est la différence entre l’impression 3D et l’impression 4D?

La différence est que les objets imprimés en 4D peuvent changer de forme au fil du temps, alors que les objets imprimés en 3D, comme tout composant en plastique ou en métal, conservent une forme fixe. La transformation au fil du temps est la quatrième dimension de l’impression 4D.

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