L’impression 3D est l’une des technologies les plus révolutionnaires du 21st siècle, et elle transforme progressivement la façon dont les choses sont créées, conçues et construites. Il n’est donc pas surprenant que l’industrie de l’impression 3D soit l’une des industries les plus importantes à surveiller par les détaillants manufacturiers.
Cependant, de nombreux acheteurs peuvent avoir du mal à se tenir au courant des différentes innovations en matière de technologie d’impression 3D. Cet article abordera sept des technologies clés à connaître et fournira des conseils essentiels pour choisir le bon processus d'impression.
Table des matières
Qu'est-ce que l'impression 3D?
Aperçu de l'industrie de l'impression 3D
7 types de technologies d'impression 3D
Comment sélectionner le bon processus d'impression 3D
Conclusion
Qu'est-ce que l'impression 3D?
L'impression 3D fait partie d'un processus appelé fabrication additive, dans lequel un objet est créé en ajoutant un matériau couche par couche. Bien que ce processus soit utilisé dans les grandes industries pour créer des pièces automobiles ou des composants de moteurs d'avion, il peut également être utilisé à la maison ou à des fins professionnelles en utilisant des pièces à petite échelle. imprimantes 3D.
La première étape de l’impression 3D consiste à créer un plan de l’objet à imprimer. Une fois qu'un utilisateur dispose d'une conception 3D, il l'envoie à une imprimante qui reçoit les données, tire le matériau à travers un tube, le fait fondre et le dépose sur une plaque où il refroidit instantanément. L'objet 3D est créé par superposition, car l'imprimante ajoutera une couche de matériau à la fois jusqu'à ce qu'une structure entièrement formée émerge.
Aperçu de l'industrie de l'impression 3D
Le marché de l’impression 3D connaît une croissance constante. En 2023, le marché mondial a atteint une valorisation de 20.67 milliards de dollars – un chiffre qui devrait atteindre 91.8 milliards de dollars d'ici 2032. Les analystes de marché s'attendent à ce que cette croissance se produise à un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 18.92 %.
L’éruption de la technologie numérique influence l’essor de l’industrie de l’impression 3D, idéale pour la fabrication moderne. De nombreux pays ont déjà adopté l’impression 3D, les États-Unis devenant le premier pays dépensier en matière d’achat d’imprimantes 3D en 2023, représentant plus de 34 % de part de marché. Alors que la demande en technologie d’impression 3D ne cesse de croître, les entreprises qui se procurent les bons outils d’impression 3D sont sur le point de bénéficier du vaste marché.
7 types de technologies d'impression 3D
Il existe plusieurs types de technologies d’impression 3D pratiquement utilisées dans le monde. Comprendre ces types peut aider les détaillants à prendre des décisions éclairées lors du stockage des produits et à améliorer la sélection de production en fonction de la demande. Ils comprennent les éléments suivants :
1. Stéréolithographie (SLA)
Stéréolithographie, ou SLA, est un processus d'impression 3D qui utilise un laser pour durcir la résine liquide en plastique durci. La stéréo inversée ou inversée est le système SLA le plus courant.
Selon la machine, la résine est versée dans le réservoir par l'utilisateur ou distribuée automatiquement à partir d'une cartouche.
Au début de l'impression, une plate-forme construite est abaissée sur la résine, ne laissant qu'une fine couche de liquide entre la zone de construction et le fond du réservoir.
Un verre transparent au fond du réservoir de résine permet aux galvanomètres de diriger le laser UV, de dessiner une coupe transversale du modèle 3D et de durcir sélectivement le matériau. L'impression est construite en couches successives, chacune d'une épaisseur inférieure à 100 microns.
Une fois la couche terminée, la plate-forme est à nouveau abaissée et le composant est décollé du fond du réservoir pour permettre à la résine fraîche de s'écouler en dessous.
Développé à l'origine dans les années 80, le SLA était jusqu'à récemment réservé aux grandes machines industrielles. Aujourd'hui, la lithographie de bureau propose une impression 3D haute résolution abordable qui s'intègre facilement dans l'espace de travail de l'utilisateur.
Le SLA permet d’utiliser une large gamme de matériaux aux propriétés physiques diverses. Que vous soyez ingénieur, concepteur de produits, sculpteur, bijoutier ou dentiste, il existe un matériau pour leur application.
2. Traitement numérique de la lumière (DLP)
In traitement numérique de la lumière ou DLP, le processus réel de durcissement et de fabrication de l'objet 3D est le même que celui de l'impression 3D SLA, à une exception près. La stéréolithographie utilise un laser pour projeter la réplique 3D de l'objet sur la surface du réservoir, créant ainsi une couche superposée.
Dans le cas du traitement numérique de la lumière, le laser est remplacé par une lampe à arc ou une source de lumière. La lumière est projetée sous la forme souhaitée sur la surface du polymère liquide, et le polymère liquide particulier durcit facilement, ce qui rend la formation d'une forme moins longue que le laser. Le résultat est un processus d’impression 3D plus rapide que le SLA.
Le traitement numérique de la lumière utilise divers matériaux comme le nylon, l'ABS et les thermoplastiques. Il est donc polyvalent. Elle fabrique également différentes formes grâce à son impression ascendante à haute résolution.
3. Modélisation des dépôts fondus (FDM)
Ce processus d’impression 3D additive par couches utilise des matériaux thermoplastiques de qualité production pour produire à la fois des prototypes et des pièces d’utilisation finale.
La technologie est connue pour produire des détails précis et présente un excellent rapport résistance/poids. Il est idéal pour les modèles conceptuels, les prototypes fonctionnels, les aides à la fabrication et les pièces finales à faible volume.
La Processus FDM commence par « découper » les données de CAO 3D en couches. Les données sont ensuite transférées dans une machine qui construit la pièce couche par couche sur une plateforme de construction.
De fines bobines filiformes de thermoplastique et de matériau de support sont utilisées pour créer la section transversale de chaque pièce. Comme un pistolet à colle thermofusible, le matériau déroulé est lentement extrudé à travers des buses à double chauffage. Avec précision, les buses déposent à la fois le support et le matériau d’impression 3D sur les couches précédentes.
La buse d'extrusion continue de se déplacer dans un plan horizontal XY tandis que la plate-forme de fabrication descend, construisant la pièce couche par couche. L'utilisateur retire la pièce finie de la plateforme de fabrication et nettoie son matériau de support.
Les pièces RAW FDM ont des lignes de calque visibles. Plusieurs options de finition telles que le ponçage à la main, l'assemblage ou la peinture cosmétique peuvent être appliquées pour créer des pièces lisses et à surface uniforme.
Bien que les pièces FDM soient construites avec des thermoplastiques comme l'ABS, le polycarbonate et l'ultem, elles sont à la fois fonctionnelles et durables.
4. Frittage laser sélectif (SLS)
Impression SLS est une impression laser à base de poudre qui utilise de la poudre comme matière première au lieu d'un filament ou d'une résine. Le processus d'impression commence par abaisser un réservoir de poudre et le remplir de poudre thermoplastique, généralement du nylon.
Les particules qui composent la poudre sont rondes, d'un diamètre inférieur à 100 microns et d'une texture lisse. Cela permet à la poudre de s'étaler en une couche fine et dense, ce qui est important pour le succès d'une impression SLS.
Avant de commencer l'impression, la poudre est chauffée juste en dessous de sa température de fusion à travers des serpentins chauffants et, dans certains cas, lampes infrarouges. La poudre est maintenue à cette température tout au long de l'impression pour permettre au laser de faire fondre la poudre plus facilement, car une petite quantité d'énergie sera nécessaire. Cela empêche également la pièce imprimée de se déformer en raison des gradients de température.
Un épandeur de poudre tel qu'une lame ou un rouleau crée une fine couche uniforme sur la plate-forme de construction ; ensuite, un laser chauffe sélectivement des régions de la zone de construction pour faire fondre la poudre dans une géométrie définie. Cette partie est répétée, chaque pièce augmentant après chaque couche.
Il doit être clair que s'il y a des défauts ou des artefacts dans la poudre, ces défauts se répercuteront directement sur la pièce, entraînant de mauvaises propriétés mécaniques ou un éventuel échec d'impression. C'est pourquoi des couches lisses et uniformes sont importantes.
Lorsque tout se passe bien, la poudre non pénétrée enveloppe entièrement la pièce imprimée. Cela signifie que le matériel de support n'est pas nécessaire pour l'impression SLS ; n'importe quelle géométrie peut être imprimée. La seule restriction est qu'il doit y avoir suffisamment d'espace pour retirer la poudre libre après l'impression.
5. Fusion laser sélective (SLM)
La fusion laser sélective Le processus utilise des matériaux en poudre métallique pour construire un objet couche par couche. Il est utilisé pour créer des objets en utilisant divers métaux, qui ont généralement une densité élevée. Cette technologie d’impression 3D utilise un laser pour faire fondre la poudre métallique, ce qui la refroidit et la solidifie.
Chaque cycle laser produit une nouvelle tranche de l'objet en cours de création, puis la plate-forme de travail s'abaisse exactement de l'épaisseur d'un côté tandis qu'un grattoir redistribue la poudre. Le métal fondu se solidifie et le processus se répète.
Le laser fusionne les anciennes et les nouvelles couches jusqu'à ce que le prototype soit terminé. Chaque composant est soudé à la plateforme de travail avec un support détaché après le retrait du composant.
L'objet fini est retiré de la poudre recyclable inutilisée et débarrassé de l'excès de poudre, ce qui donne lieu à des produits fabriqués avec précision et très robustes.
La fusion sélective au laser fait ses preuves lorsqu'il faut produire rapidement des composants complexes. Il permet également la production de produits complexes avec des éléments fonctionnels intégrés tels qu'un refroidissement conformé.
6. Fusion par faisceau électronique (EBM)
Fusion par faisceau électronique est un procédé de fabrication additive métallique dont le point de départ est un lit de poudre métallique fondue couche par couche pour construire la pièce métallique solide à l'aide d'un faisceau d'électrons.
Comparé aux techniques de fusion laser sur lit de poudre plus courantes telles que SLS et SLM, il s’agit d’un processus à haute énergie, utilisant donc le faisceau d’électrons.
La fusion par faisceau électronique se produit généralement à l’intérieur d’une machine sous vide et à haute température. Un utilisateur commence par étaler une couche de poudre métallique sur la zone de construction et préchauffer toute cette poudre. Ensuite, le faisceau d’électrons le fusionne en faisant fondre les endroits nécessaires à la construction de l’objet.
Le processus est répété pour finalement aboutir à un bloc semi-solide ou à un gâteau de poudre contenant les matériaux granulaires préchauffés. L'étape suivante nécessite de mettre le bloc hors tension, puis de poursuivre le flux de travail.
L'un des avantages de l'EBM est que la source d'énergie plus élevée permet d'utiliser des diamètres plus grands. poudre de métal, avec lequel il est également plus facile de travailler. Il ne présente également aucun risque respiratoire lorsqu'on travaille avec de la poudre fine. Par conséquent, avec EBM, il est possible de travailler avec la poudre et de se trouver à proximité sans équipement de sécurité spécial.
Un autre avantage de la fusion par faisceau électronique est qu’elle s’effectue à des températures plus élevées que la fusion laser sur lit de poudre. Cela se traduit par une meilleure gestion des contraintes thermiques, moins de déformations et de distorsions et une meilleure précision dimensionnelle.
La fusion par faisceau électronique est couramment utilisée pour fabriquer des implants médicaux, bien qu’elle ait également été utilisée dans l’ingénierie aérospatiale et automobile.
7. Fabrication d'objets laminés (LOM)
L'autre technologie d'impression 3D est fabrication d'objets laminés. La fabrication d'objets laminés, ou LOM, est un processus de prototypage rapide dans lequel des couches laminées de papier couché, de plastique ou de métal sont collées ensemble et découpées avec succès à l'aide d'un outil de découpe ou d'une découpeuse laser.
Chaque couche du processus de construction contient les sections transversales d’une des nombreuses pièces. Avant le début du traitement, une image provenant d'un fichier STL dérivé de la CAO est transmise à l'imprimante. Un logiciel système LOM calcule et contrôle les fonctions de tranchage, tandis que le laminage et l'orientation de l'objet se font manuellement.
Au cours du processus de construction, le système crée une coupe transversale du modèle 3D, mesurant la hauteur exacte du modèle, et découpe le plan horizontal en conséquence. Le logiciel image ensuite les hachures et le périmètre du modèle.
Une poutre plus grande coupe l'épaisseur d'une couche de matériau à la fois et, une fois le périmètre brûlé, la limite du modèle est libérée de la feuille restante.
La plate-forme avec l'empilement de couches précédemment formées descend et une nouvelle section de matériau avance.
La plate-forme monte et un rouleau chauffé stratifie le matériau sur la pile avec un seul mouvement réciproque, le liant à la couche précédente. Ensuite, un encodeur vertical mesure la hauteur du tas et transmet la nouvelle hauteur à trancher. Cette séquence se poursuit jusqu'à ce que toutes les couches soient construites.
Le traitement du matériau suit une fois que les matériaux sont entièrement formulés, ce qui implique de séparer la partie stratifiée du bloc LOM. Après séparation, l'objet peut être poncé, poli ou peint selon vos envies.
Comment sélectionner le bon processus d'impression 3D
Les entreprises peuvent être en mesure de choisir le bon Impression 3D méthode uniquement s’ils prennent en compte certains facteurs clés. Voici trois éléments clés à prioriser avant d’investir dans une technologie spécifique.
1. La capacité de fabrication ou de processus
Premièrement, lors de la sélection d’une technologie d’impression 3D, cela se résume au caractère pratique de la procédure de fabrication du produit. Les caractéristiques physiques de l'objet fabriqué peuvent aider les utilisateurs à affiner la méthodologie d'impression. Ceux-ci incluent l’épaisseur, la précision, la taille ou la structure de support souhaitées pour le produit fini.
Par exemple, l’épaisseur minimale de paroi dans l’impression SLA est de 0.6 mm, tandis que le traitement numérique de la lumière peut atteindre jusqu’à 0.2 mm. Le résultat de l'objet imprimé est le moins précis avec le dépôt par fusion, tandis que le SLA est le plus précis et a la résolution la plus élevée.
Bien que SLS ou SLA conviennent parfaitement à la plupart des besoins d'impression 3D, des conceptions plus complexes nécessitant une manipulation experte peuvent être réalisées grâce à l'impression FDM, EBM ou LOM.
2. Caractéristiques ou fonctionnalité des pièces d'extrémité
Une autre façon de choisir un processus d'impression 3D idéal consiste à considérer la fonctionnalité du produit final. Cela implique d'examiner la non-sensibilité aux conditions environnementales, la flexibilité, la rigidité et d'autres aspects physiques tels que la résistance chimique et thermique, la sécurité écologique et s'il est même comestible.
L'exposition à l'humidité ou au soleil peut affecter la qualité des produits ; par conséquent, la résistance à la chaleur et à l'humidité n'est pas assurée avec à base de résine processus tels que SLA ou DLP. Par conséquent, les utilisateurs peuvent envisager des méthodes basées sur l’infusion de poudre telles que les technologies d’impression EBM, SLM ou LOM. De plus, les articles imprimés à l’aide de ces technologies possèdent les propriétés chimiques les plus fortes.
Cela signifie que le SLA et le DLP conviennent à l'impression de matériaux qui ne seront pas exposés à des éléments externes agressifs, tandis que les méthodes de frittage laser sélectif par fusion par faisceau électronique fonctionnent mieux pour l'impression de matériaux de qualité industrielle.
3. Matériau et finitions
Enfin, les entreprises doivent mettre l’accent sur le type de matériau qu’elles utiliseront pour produire l’objet et sur la finition qu’elles attendent de l’impression. Les matériaux les plus couramment utilisés pour l’impression 3D comprennent filament, poudre, et la résine, où ces matériaux sont ensuite classés en polymères ou plastiques, métaux, céramiques et COMPOSITES.
Les plastiques sont également classés en thermoplastiques et thermodurcissables. Le SLS et le FDM sont les mieux adaptés aux thermoplastiques, tandis que la meilleure technologie d'impression pour les thermodurcissables est la stéréolithographie et le traitement numérique de la lumière (DLP).
Les matériaux métalliques possèdent les qualités les plus solides et conviennent aux applications aérospatiales, automobiles et médicales. Le type de matériau est également important lors de la fabrication de pièces solides telles que des charnières de porte ou d'autres pièces métalliques destinées à des applications légères. Les processus SLM, LOM et EBM offrent des solutions d'impression pour de tels besoins.
Parallèlement, ces différentes technologies d’impression ont également des finitions différentes. Par exemple, ceux qui recherchent une finition plaquée ou brillante peuvent choisir les techniques SLA et FDM. SLA et DLP exécuteront une finition claire. Une finition teinte ou mate est possible en utilisant le frittage sélectif laser.
Conclusion
En fin de compte, il existe différentes technologies d’impression 3D, et choisir la bonne dépend des besoins de l’utilisateur. D’autres facteurs, tels que le matériau et l’aspect pratique, détermineront également le type de technologie à utiliser. Les utilisateurs prêts à se lancer dans une aventure d'impression 3D réussie peuvent explorer une gamme d'imprimantes 3D fiables sur Alibaba.com.
