Principes de base de limpression 3D : types dimprimantes 3D

L'impression 3D ne fonctionne pas tout à fait comme l'impression normale - alors qu'en ce qui concerne l'encre sur papier, à peu près n'importe quelle machine qui utilise, eh bien, du papier et de l'encre, fera l'affaire, l'impression 3D est beaucoup plus spécifique. Toutes les imprimantes, ou même tous les types d'imprimantes ne conviennent pas à tous les types de filaments ou à tous les projets - vous devrez faire vos recherches avant d'en choisir une pour vous assurer d'obtenir le bon type pour vos besoins.

Voici un résumé de certains des types d'imprimantes 3D les plus courants que vous pouvez trouver. Ce n'est pas une liste exhaustive, mais ce sont ceux qu'un amateur d'impression 3D en herbe doit connaître !

SLA

Le SLA ou Stéréolithographie a été le tout premier type d'impression 3D. Créé en 1986 par Chuck Hall, il utilise une technique d'impression qui s'appelle la polymérisation en cuve - il utilise une gomme photopolymère qui est exposée à une source lumineuse. Ce type d'imprimante est idéal pour les surfaces lisses et les niveaux de détail élevés sur les projets imprimés.

Il n'est pas particulièrement destiné aux débutants et a beaucoup d'utilisations en médecine, où il est utilisé pour imprimer des modèles anatomiques ainsi que de la microfluidique. L'imprimante utilise plusieurs miroirs disposés pour pointer un pilier laser sur la gomme utilisée comme filament, afin qu'il puisse former les différentes couches dans la zone de formation.

La précision et la vitesse sont essentielles, et les projets d'impression 3D sont construits à partir de la base. En plus des utilisations mentionnées en médecine, cette technique d'impression est également utile dans l'aviation et l'industrie automobile. Les imprimantes de ce type incluent les ProJets et les Vipers.

SLS

Le frittage laser spécifique ou SLS ramollit les poudres de nylon en une construction en plastique solide. Les matériaux utilisés sont des thermoplastiques, ce qui signifie que les résultats sont résistants, adaptés aux encliquetages et aux utilisations à fort impact. La technique utilisée est appelée power bed fusion. Un thermoplastique sera chauffé jusqu'à ce qu'il se liquéfie juste avant qu'il ne se liquéfie, puis déposé sur l'étape de formage. Un laser est utilisé pour fritter la poudre qui a été empilée en une couche solide et dure - et lorsqu'un segment transversal est terminé, la scène diminue de la hauteur de cette couche, plus de poudre est ajoutée et le laser la fritte à nouveau à un solide.

L'excès de poudre qui est ajouté mais non fritté sert en quelque sorte de matériau de support qui finira par tomber. Les structures de soutien ne sont pas nécessaires à cause de cela. Le principal avantage du SLS est qu'il crée d'excellentes propriétés mécaniques, avec l'inconvénient de délais de livraison plus longs que les autres types d'imprimantes. Les exemples incluent le Sinterit Lisa, Formlabs Fuse 1 et Sharebot SnowWhite 2.

FDM/FFF

La modélisation par dépôt fondu et la fabrication de filaments fondus sont des types d'imprimantes similaires. Ils expulsent couche par couche une fibre plastique sur l'étape de formage. De cette façon, des modèles complets peuvent être créés relativement rapidement et efficacement. Les surfaces créées ont tendance à être tout sauf lisses et les modèles résultants ne sont généralement pas trop solides. En d'autres termes, l'utilisation réelle des pièces imprimées peut être assez limitée. Malgré cela, ce type d'imprimante est un excellent choix pour les débutants car il est convivial et assez facile à utiliser.

Cela dit, ce type d'imprimante peut être l'un des plus abordables pour les imprimantes à petit budget. Une bobine de filament est introduite dans l'imprimante puis poussée à travers un bec chauffant. Les matériaux les plus couramment utilisés sont le PLA, l'ABS et le PET, mais d'autres fonctionnent aussi, selon le bec utilisé.

La tête de l'imprimante se déplace le long d'axes définis et distribue le plastique liquéfié couche par couche. Lorsqu'un calque est terminé, le calque suivant est lancé jusqu'à ce que l'objet soit terminé. Certaines des meilleures utilisations de cette technique sont les luminaires et les boîtiers, mais FFF et FDM conviennent également à toutes sortes de petits projets d'impression de vanité.

Les modèles d'imprimante incluent le Snapmaker et l'Ultimaker, ainsi que de nombreux autres. Compte tenu de l'ampleur actuelle de ce type d'imprimante, il existe de nombreux modèles différents dans toutes les gammes de prix.

DLP

Le traitement numérique de la lumière est quelque peu similaire à l'impression SLA. Il imprime plus rapidement et découvre les couches en même temps plutôt que de le faire en pièces croisées à l'aide d'un laser. SLA et DLP ont des objectifs d'utilisation similaires et sont des modèles de type de forme d'infusion. Contrairement à FFF, les surfaces sont lisses et les projets peuvent donc trouver des applications dans des domaines tels que les applications dentaires.

D'un autre côté, les impressions DLP sont quelque peu faibles. Ils ne sont normalement pas utiles pour les pièces mécaniques ou tout ce qui nécessite une stabilité particulière. Quant aux différences entre SLA et DLP - où le premier utilise un laser pour dessiner des formes arrondies, DLP utilise un écran pour projeter des voxels carrés d'une certaine taille minimale afin de créer les formes qui sont imprimées.

Les imprimantes de ce type incluent la Micromake L2, SprintRay Moonray et Anycubic Photon S.

MJF

Les imprimantes Multi Jet Fusion assemblent des pièces à partir de poudre de nylon. Plutôt qu'un laser (comme dans l'impression SLS), un cluster à jet d'encre est utilisé pour appliquer la chaleur afin de faire fondre la poudre. Le résultat est des propriétés mécaniques plus stables et prévisibles, ainsi que de meilleurs résultats de surface.

Les temps de fabrication plus rapides offerts par cette technique conduisent également à des coûts de création globalement inférieurs. La tête d'impression projette des centaines de petites gouttelettes de photopolymère qui sont ensuite durcies et solidifiées à la lumière UV. Lorsqu'une couche est durcie, la couche suivante est appliquée jusqu'à ce que l'objet soit terminé.

Cette technique a besoin d'un matériel d'aide qui est retiré en post-manipulation. Bien que cela puisse présenter quelques difficultés, MJF est l'une des seules techniques qui permet aux imprimeurs de produire plusieurs objets sur une seule ligne sans sacrifier la vitesse de construction. Il peut également produire des choses en utilisant différents matériaux et en plein ton. Cela signifie que lorsqu'elle est agencée de manière optimale, la MJF peut produire en masse de petites pièces identiques beaucoup plus rapidement que tout autre type d'imprimante. Les imprimantes de ce type incluent la série HP Jet Fusion.

PolyJet

PolyJet printers produce smooth and accurate parts suitable for a variety of things. They offer a microscopic layer resolution and can produce both thin walls and complex elements since they can work with the widest variety of materials out of any 3D printer (provided they are equipped with the right nozzle/bed, of course). PolyJet prints can be used to create fixtures, molds, and various manufacturing tools.

There is a variety of printer models specifically for use in dental work – for dental labs and dental printing. The fast and high-quality prints that result from this technology make it a great choice for that sort of medical usage. These printers work by using several jetting heads – they deposit a layer of build material by sliding along an axis. Each head contributes different amounts in different spots in order to create whatever the shape of that layer may be. The most common setups of these printers feature a multi-nozzle inkjet-style print head.

Les matériaux distribués sont flashés et durcis par une couche UV avant que l'imprimante ne se déplace - la plate-forme laisse tomber une couche et la couche suivante est ajoutée. Les matières premières et les filaments ne sont pas stockés sur des bobines mais plutôt dans des cartouches qui sont accrochées aux buses, un peu comme une imprimante à jet d'encre ordinaire. Les imprimantes de ce type incluent la série Connex 3, l'Objet30 et la J5 DentaJet.

DMLS

Les imprimantes DMLS ont une application principale : l'impression d'objets à base de métal. Utilisant des additifs à base de métal, les DMLS sont les machines standard pour tout type d'impression 3D impliquant des filaments MF. Alors que d'autres imprimantes sont également capables de gérer le matériau, les imprimantes DMLS sont particulièrement efficaces pour créer des pièces uniformes avec des qualités similaires à celles qui ont été moulées à partir de métal « normal ».

DMLS est l'abréviation de Direct Metal Laser Sintering, et c'est exactement comme cela que cela fonctionne - il utilise un laser haute puissance pour faire fondre des couches de poudre de mélanges métal/plastique avant de les durcir à nouveau pour créer le projet. Cela fonctionne de la même manière que l'on pourrait souder ou souder avec un laser très fin et précis, mais il est plus rapide et beaucoup plus précis que les mains humaines pourraient espérer l'être.

Ces imprimantes sont assez compliquées à utiliser et nécessitent/utilisent des éléments non conventionnels (comme la chambre de construction généralement remplie de gaz argon) et ne conviennent donc vraiment pas du tout aux débutants – surtout compte tenu de leurs prix douloureusement élevés. Cela dit, ils peuvent travailler avec divers alliages et métaux, notamment l'acier, le titane, le nickel, le cobalt et le cuivre. Les modèles d'imprimantes DMLS incluent l'EOS M 290 et la FormUp 350.

EBM

La fusion par faisceau d'électrons est un type d'impression par fusion sur lit de poudre. Il utilise un faisceau d'électrons plutôt que le laser typique pour fusionner les particules et construire la pièce. Il crée des structures incroyablement stables et résistantes en fusionnant métal sur métal. Actuellement, cette technologie n'est utilisée et fabriquée que par une seule entreprise - GE Additive.

Par rapport à d'autres imprimantes qui utilisent des lasers comme source de chaleur, les imprimantes EBM utilisent un canon à électrons pour extraire des électrons par exemple d'un filament d'acier au tungstène dans le vide. Ils sont ensuite accélérés et projetés sur la poudre métallique qui est déposée pour chaque couche.

Lorsque le projet est imprimé, les poudres en excès sont enlevées avec une sarbacane. Étant donné que l'ensemble du processus se déroule sous vide, les pièces et la poudre ne s'oxydent pas pendant leur utilisation - et lorsque l'impression est terminée, une bonne quantité de poudre inutilisée peut être utilisée directement. Ceci est différent de la plupart des autres techniques d'impression et réduit considérablement le coût d'impression, car les matériaux peuvent devenir assez chers, en particulier lorsqu'il s'agit de filaments métalliques.

Par rapport aux imprimantes à faisceau laser, celles à faisceau d'électrons ont l'avantage de la vitesse, mais souffrent un peu en ce qui concerne la précision et la taille maximale des pièces de production. Étant donné que le faisceau est plus large qu'un laser, certaines choses qui sont possibles avec un laser ne peuvent pas être faites dans une imprimante EBM. Étant donné le nombre limité de modèles d'imprimantes disponibles, il existe également une limitation sur la taille des pièces - le volume de fabrication d'une imprimante laser peut facilement être le double de celui d'un modèle EBM comparable.