Types d'imprimantes 3D et leurs caractéristiques

Dans l'article précédent, nous avons fait une sorte d'introduction au monde des imprimantes 3D. Il est maintenant temps d'approfondir un peu plus cette technologie, en connaissant davantage les secrets que cachent ces équipes, ainsi que les types d'imprimantes 3D qui existent. Quelque chose d'essentiel lors du choix du bon, car ils ont tous leurs avantages et leurs inconvénients, il y en aura donc toujours un qui correspondra le mieux à vos besoins.

Types d'imprimantes 3D selon les technologies d'impression

Les types d'imprimantes 3D sont très nombreux, et peuvent être classés selon différents critères. Voici quelques-uns des plus importants :

familles principales

Tout comme les imprimantes classiques ont également plusieurs familles, les imprimantes 3D pourraient être classées principalement en Groupes 3:

• Encre: il ne s'agit pas d'une encre courante, mais d'un composé en poudre tel que la cellulose ou le plâtre. L'imprimeur construira le modèle à partir de ce conglomérat de poussière.

• Laser/LED (optique): est la technologie utilisée dans les imprimantes 3D à résine. Ils contiennent essentiellement un liquide dans un réservoir et sont soumis à une exposition au laser pour solidifier la résine et à un durcissement UV pour durcir. Cela rend le résine (photopolymère à base d'acrylique) se transforme en une pièce solide avec la forme nécessaire.

• Injection: sont ceux qui utilisent principalement filaments (généralement thermoplastiques) tels que PLA, ABS, Tuvalu, nylon, etc. L'idée derrière cette famille est de créer des formes par dépôt de couches fondues de ces matériaux (ils peuvent être très variés). Le résultat est une pièce robuste, bien que plus lente et avec moins de précision que le laser.

Une fois ces familles connues, dans les sections suivantes nous en apprendrons plus sur chacune d'elles et les technologies qui peuvent exister.

Imprimantes 3D résine et/ou optique

Les imprimantes 3D résine et optique Ils sont parmi les plus sophistiqués et avec les meilleurs résultats dans leurs finitions, mais ils sont aussi généralement beaucoup plus chers. De plus, ils auront également besoin de machines supplémentaires telles que le lavage et le durcissement dans certains cas, car ces fonctions ne sont pas intégrées à l'imprimante elle-même (ou dans les cas où le nettoyage des pièces dans un MSLA est fastidieux).

• Laver: Après l'impression de la pièce 3D, un processus de lavage est nécessaire. Mais au lieu de brosser et de nettoyer la pièce par pulvérisation, vous pouvez retirer la pièce finie de la plate-forme de construction et utiliser les machines à laver. Ceux-ci agiront comme un lave-auto automatique, avec une hélice qui tourne magnétiquement à l'intérieur et agite le liquide de nettoyage (un réservoir rempli d'alcool isopropylique -IPA-) à l'intérieur de la cabine hermétiquement fermée.
• Soins: après le nettoyage, il est également nécessaire de durcir la pièce, c'est-à-dire de l'exposer aux rayons ultraviolets qui altèrent les propriétés du polymère et le durcissent. Pour ce faire, la station de durcissement retire la pièce du liquide de nettoyage où elle a été immergée, la sèche en la retournant pour atteindre tous les côtés. Une fois cela fait, une barre de LED UV commencera à durcir la pièce, comme s'il s'agissait d'un four.

SLA (StéréoLithographie)

Cette technique de stéréolithographie c'est une méthode assez ancienne qui a été repensée pour les imprimantes 3D. Une résine liquide photosensible est utilisée qui durcira aux endroits où le faisceau laser frappe. C'est ainsi que les couches sont créées jusqu'à ce que la pièce finie soit réalisée.

SLS (Frittage Laser Sélectif)

C'est un autre processus de frittage laser sélectif similaire à DLP et SLA, mais au lieu d'un liquide, une poudre sera utilisée. Le faisceau laser fondra et collera les particules de poussière couche par couche jusqu'à ce que le modèle final soit formé. L'avantage de cette méthode est que vous pouvez utiliser de nombreux matériaux différents (nylon, métal, ...) pour créer des pièces difficiles à créer avec des méthodes traditionnelles telles que les moules ou l'extrusion.

DLP (traitement numérique de la lumière)

Cette technologie de traitement numérique de la lumière est un autre type d'impression 3D similaire au SLA, et utilise également des photopolymères liquides durcis à la lumière. Cependant, la différence réside dans la source lumineuse, qui dans ce cas est un écran de projection numérique, se concentrant sur les points où la résine doit durcir, accélérant le processus d'impression par rapport au SLA.

MSLA (SLA masqué)

Il est basé sur la technologie SLA et partage bon nombre de ses fonctionnalités, mais il s'agit d'un type de technologie SLA masquée. C'est-à-dire qu'il utilise une matrice de LED comme source de lumière UV. En d'autres termes, il dispose d'un écran LCD à travers lequel la lumière est émise qui épouse la forme d'une couche, exposant toute la résine à la fois et atteignant des vitesses d'impression plus élevées. C'est-à-dire que l'écran projette des tranches ou des tranches.

DMLS (frittage laser direct de métal) ou DMLS (frittage laser direct de métal PolyJet)

Dans ce cas, il génère des objets d'une manière similaire à SLS, mais la différence est que la poudre n'est pas fondue, mais est chauffée par le laser au point où peut fusionner au niveau moléculaire. En raison des contraintes, les pièces sont généralement un peu cassantes, bien qu'elles puissent être soumises à un traitement thermique ultérieur pour les rendre plus résistantes. Cette technologie est largement utilisée dans l'industrie pour fabriquer des pièces métalliques ou en alliage.

Extrusion ou dépôt (injection)

Lorsque nous parlons de la famille d'imprimantes qui utilisent techniques de dépôt en utilisant des extrudeuses de matériaux, on peut différencier les technologies suivantes :

FDM (modélisation de dépôt fondu)

Ces techniques de modélisation dépôt de matière fondue pour composer l'objet couche par couche. Lorsqu'un filament est chauffé et fond, il passe dans une extrudeuse et la tête se déplace dans les coordonnées XY indiquées par le fichier avec le modèle d'impression. Pour l'autre dimension, utilisez un décalage Z pour les couches successives.

FFF (fabrication de filaments fondus)

Différences entre FDM et FFF ? Bien que parfois utilisé comme synonyme, FDM est un terme qui fait référence à une technologie développée par Stratasys en 1989. En revanche, le terme FFF présente des similitudes, mais a été inventé par les créateurs de RepRap en 2005.

Avec la popularisation des imprimantes 3D et la Expiration du brevet FDM en 2009, la voie a été ouverte pour de nouvelles imprimantes à bas prix avec une technologie très similaire appelée FFF :

• FDM: grandes machines fermées pour une utilisation en ingénierie et avec des résultats de haute qualité.
• FFF: imprimantes ouvertes, moins chères, et avec des résultats plus médiocres et plus incohérents pour les applications dans lesquelles des pièces aux propriétés très spécifiques sont nécessaires.

Autres types d'imprimantes 3D avancées

Outre les types d'imprimantes 3D ou de technologies d'impression ci-dessus, il en existe d'autres qui ne sont peut-être pas populaires pour un usage domestique, mais qui sont sont intéressants pour l'industrie ou la recherche:

MJF (Multi Jet Fusion) ou MJ (Jet de matériau)

Une autre technologie d'impression 3D que vous pouvez trouver est la MJF ou simplement MJ. Comme son nom l'indique, il s'agit d'un procédé qui utilise l'injection de matériaux. Les types d'imprimantes 3D qui ont adopté cette méthode d'impression sont principalement destinés à l'industrie de la bijouterie, atteignant une haute qualité en injectant des centaines de minuscules gouttelettes de photopolymère, puis en passant par un processus de durcissement (solidification) à la lumière UV (ultraviolet). .

SLM (Fusion Laser Sélective)

C'est une technologie de pointe, avec une source laser de très forte puissance, et les imprimantes 3D de ce type ont des prix assez élevés, elle est donc destinée à un usage professionnel. D'une certaine manière, ils sont similaires à la technologie optique SLS, fusionnant sélectivement par laser. Très utilisé dans faire fondre sélectivement la poudre de métal et générer couche par couche des pièces très robustes, vous évitant ainsi certains traitements ultérieurs.

EBM (fusion par faisceau d'électrons)

technologie fusion par faisceau d'électrons il s'agit d'un processus de fabrication additive très similaire au SLM, et profondément enraciné dans l'industrie aérospatiale. Il est également capable de produire des modèles très denses et robustes, mais la différence est qu'au lieu d'un laser, un faisceau d'électrons est utilisé pour faire fondre la poudre métallique. Cette technologie à usage industriel peut conduire à une fusion à des températures de 1000°C.

BJ (jet de liant)

C'est un autre des types d'imprimantes 3D existants, avec une technologie utilisée au niveau industriel. Dans ce cas, il utiliser une poudre comme base pour la fabrication de pièces, avec un liant pour former des couches. C'est-à-dire qu'il utilise des poudres du matériau avec une sorte d'adhésif qui sera ensuite retiré afin qu'il ne reste que le matériau de base. Ces types d'imprimantes peuvent utiliser des matériaux tels que le plâtre, le ciment, les particules métalliques, le sable et même les polymères.

Béton ou 3DCP

C'est un type d'impression qui trouve de plus en plus d'intérêt pour le BTP. 3DCP signifie 3D Concrete Printing, c'est-à-dire l'impression 3D de ciment. Un processus assisté par ordinateur pour créer des structures de ciment par extrusion pour former des couches et ainsi construire des murs, des maisons, etc.

LOM (Fabrication d'Objets Laminés)

Le LOM englobe certains types d'imprimantes 3D utilisées pour la fabrication roulante. Pour cela, on utilise des tissus, des feuilles de papier, des feuilles ou des plaques de métal, du plastique, etc., en déposant feuille par feuille pour les couches et en utilisant un adhésif pour les assembler, en plus d'utiliser des techniques de découpe industrielles pour générer la forme, telles que peut être une découpe au laser.

DOD (Dépôt à la demande)

Une autre technique de déposer à la demande utilise deux jets "d'encre", l'un déposant le matériau de construction de l'objet et l'autre un matériau soluble pour les supports. De cette façon, il construit couche par couche, en utilisant des outils supplémentaires pour former le modèle, comme un coupe-mouche qui polit la zone en construction. De cette manière, il obtient une surface parfaitement plane, c'est pourquoi il est largement utilisé dans l'industrie où une plus grande précision est nécessaire, comme la fabrication de moules.

MME (extrusion de matériaux métalliques)

Cette méthode est très similaire à FFF ou FDM, c'est-à-dire qu'elle consiste en l'extrusion d'un polymère. La différence est que cela le polymère a une forte charge de poudre métallique. Par conséquent, lors de la création de la forme, un post-traitement (décollage et frittage) peut être effectué pour créer une pièce métallique solide.

UAM (fabrication additive par ultrasons)

Cette autre méthode utilise des feuilles de métal qui sont couche par couche et fusionnées par Ultrasonido pour fusionner les surfaces et créer une pièce solide.

bio-impression

Enfin, parmi les types d'imprimantes 3D, l'une des plus avancées et intéressantes pour un usage médical, parmi d'autres applications de l'industrie, ne peut pas manquer. Il s'agit de technologie de bio-impression, qui peut s'appuyer sur certaines des techniques précédentes, mais avec des particularités. Par exemple, il existe des cas où ils sont basés sur le dépôt de couches, les jets de bioencre (bioink), la bioimpression assistée par laser, la pression, la microextrusion, le SLA, l'extrusion directe de cellules, les technologies magnétiques, etc. Tout dépendra de l'utilisation que vous souhaitez lui donner, puisque chacun a ses avantages potentiels et ses limites.

La bio-impression 3D a trois phases fondamentales qui sont:

1. Pré-bioprinting: est le processus de création d'un modèle, tel que la modélisation 3D à l'aide d'un logiciel d'impression 3D. Mais, dans ce cas, des étapes plus complexes sont nécessaires pour obtenir ledit modèle, avec des tests tels que des biopsies, une tomodensitométrie, une imagerie par résonance magnétique, etc. De cette façon, vous pouvez obtenir le modèle qui sera envoyé à l'impression.
2. bio-impression: Lorsque les différents matériaux nécessaires sont utilisés, tels que des solutions liquides avec des cellules, des matrices, des nutriments, des bio-encres, etc., et qu'ils sont placés dans la cartouche d'impression afin que l'imprimante commence à créer le tissu, l'organe ou l'objet.
3. Post-bioprinting: c'est le processus préalable à l'impression, comme c'était le cas avec l'impression 3D, il existe également divers processus antérieurs. Ils peuvent être de générer une structure stable, la maturation des tissus, la vascularisation, etc. Dans de nombreux cas, des bioréacteurs sont nécessaires pour cela.

Types d'imprimantes 3D selon les matériaux

Une autre façon de cataloguer les imprimantes 3D consiste à le type de matériel sur lequel ils peuvent imprimer, bien que certaines des imprimantes 3D domestiques et industrielles acceptent une variété de matériaux pour l'impression (tant qu'ils ont des caractéristiques similaires, telles que le point de fusion,…), tout comme une imprimante conventionnelle peut utiliser différents types de papier.

imprimantes 3D métal

Tous les métaux ne sont pas bien adaptés aux différents types d'imprimantes 3D. En fait, en utilisant certaines des technologies vues ci-dessus, seules quelques-unes peuvent être gérées. Les poudres métalliques les plus courantes utilisés en fabrication additive sont :

• Acier inoxydable (différents types)
• Acier à outils (avec une composition de carbone différente)
• Alliages de titane.
• Alliages d'aluminium.
• Les superalliages à base de nickel, comme l'Inconel (un alliage austénitique Ni-Cr).
• Alliages cobalt-chrome.
• Alliages à base de cuivre.
• Métaux précieux (or, argent, platine,…).
• Métaux exotiques (palladium, tantale,…).

Imprimantes alimentaires 3D

Source : REUTERS/Amir Cohen

Il est de plus en plus fréquent de trouver Des imprimantes 3D pour faire de la nourriture en utilisant des méthodes de fabrication additive. Dans ce cas, certains des plus courants sont :

• Composants fonctionnels (prébiotiques, probiotiques, minéraux, vitamines, acides gras, phytochimiques et autres antioxydants).
• Fibre.
• Graisses
• Différents types de glucides, comme la farine et le sucre.
• Protéines (animales ou végétales) pour former des textures de type viande.
• Hydrogels, tels que la gélatine et l'alginate.
• Des chocolats.

Imprimantes 3D plastique

Bien sûr, l'un des matériaux les plus utilisés pour l'impression 3D, en particulier pour les imprimantes 3D domestiques, est les polymères:

• Les plastiques comme le PLA, l'ABS, le PET, le PC, etc.
• Polymères hautes performances tels que PEEK, PEKK, ULTEM, etc.
• Les polyamides synthétiques de type textile tels que le nylon ou le nylon.
• Soluble dans l'eau comme HIPS, PVA, BVOH, etc.
• Souple comme le TPE ou le TPU, comme ceux des coques en silicone pour téléphones portables.
• Résines à base de polymérisation.

De plus, si vous allez utiliser une imprimante 3D pour imprimer des objets à usage alimentaire, tels que des tasses, des verres, des assiettes, des couverts, etc., vous devez savoir ce que plastiques sans danger pour les aliments:

• PLA, PP, copolyester, PET, PET-G, HIPS, nylon 6, ABS, ASA et PEI. Si vous les utilisez pour laver au lave-vaisselle ou pour résister à des températures plus élevées, jetez le nylon, le PLA et le PET, car ils ont tendance à se déformer à des températures comprises entre 60 et 70 ºC.

Biomatériaux

Source : BloodBusiness.com

En ce qui concerne Bio-impression 3D, vous pouvez également trouver une grande variété de produits et de matériaux :

• polymères synthétiques.
• Acide poly-L-lactique.
• Biomolécules, telles que l'ADN.
• Bio-encres à faible viscosité avec des cellules en suspension (cellules spécifiques ou cellules souches). Avec de l'acide hyaluronique, du collagène, etc.
• Métaux pour prothèses.
• Les protéines.
• Matériaux composites.
• Gélatine agarose.
• matériaux photosensibles.
• Acryliques et résines époxy.
• Polytéréphtalate de butylène (PBT)
• Acide polyglycolique (PGA)
• Polyéther éther cétone (PEEK)
• Polyuréthane
• Alcool polyvinylique (PVA)
• Acide polylactique-co-glycolique (PLGA)
• Chitosane
• Autres pâtes, hydrogels et liquides.

Composites et hybrides

Il y a aussi d'autres composés hybrides pour les imprimantes 3D, même si elles ont tendance à être plus exotiques et très diverses :

• À base de PLA (70 % PLA + 30 % d'autres matériaux), tels que le bois, le bambou, la laine, les filaments de liège, etc.
• Composites (fibre de carbone, fibre de verre, kevlar, etc.).
• Alumine (mélange de polymères et de poudres d'aluminium).
• Céramique. Quelques exemples sont la porcelaine, la terre cuite, etc.
  • Oxydes métalliques : alumine, zircon, quartz, etc.
  • Sans oxyde : carbures de silicium, nitrure d'aluminium, etc.
  • Biocéramiques : telles que l'hydroxyapatite (HA), le phosphate tricalcique (TCP), etc.
• Composés à base de ciment, tels que différents types de mortier et de béton.
• Nanomatériaux et matériaux intelligents.
• Et bien d'autres matériaux innovants à venir.

Selon les usages

Enfin et surtout, divers types d'imprimantes 3D pourraient également être catalogués selon utilisation ce qui sera donné :

Imprimantes 3D industrielles

Les imprimantes 3D industrielles Il s'agit d'un type d'imprimante très particulier. Ils disposent généralement de technologies avancées, en plus d'être de taille considérable et d'un prix de plusieurs milliers d'euros. Ils sont destinés à un usage industriel, pour être fabriqués rapidement, précisément et en grande quantité. Et ils peuvent être utilisés dans des secteurs tels que l'aéronautique, l'électronique et les semi-conducteurs, la pharmacie, l'automobile, la construction, l'aérospatial, le sport automobile, etc.

Les prix des imprimantes 3d industrielles peut osciller de 4000 € à 300.000 € dans certains cas, selon la taille, la marque, le modèle, les matériaux et les caractéristiques.

Grandes imprimantes 3D

Bien que ce type de grandes imprimantes 3d pourraient être inclus dans les industriels, il est vrai qu'il existe des modèles conçus pour une utilisation en dehors de l'industrie, comme certaines imprimantes capables d'imprimer de grandes pièces pour les fabricants qui en ont besoin, pour les petites entreprises, etc. Je fais référence à ces modèles qui ne sont pas aussi gros et chers que les modèles industriels, comme Anycubic Chiron, Snapmaker 3D, Tronxy X5SA, Tevo Tornado, Creality CR 10S, Dremer DigiLab 3D20, etc.

Imprimantes 3D pas chères

De nombreux kits de montage Imprimantes 3D à usage domestique, ou une projets open source, telles que Prusa, Lulzbot, Voron, SeeMeCNC, BigFDM, Creality Ender, Ultimaker, etc., ainsi que d'autres marques qui vendent des imprimantes 3D compactes, ont également introduit l'impression 3D dans de nombreux foyers. Ce que seules quelques entreprises pouvaient se permettre auparavant, aujourd'hui peut avoir un prix similaire à celui des imprimantes conventionnelles.

Généralement, ces imprimantes sont destiné à un usage privé, comme les bricoleurs ou les makers, ou pour certains indépendants qui ont besoin de créer certains modèles de façon ponctuelle. Mais ils ne sont pas conçus pour créer de grands modèles, ni massivement ni rapidement. Et, pour la plupart, ils sont fabriqués avec du filament de résine ou de plastique.

crayon 3d

Enfin, pour compléter cet article, je ne voulais pas me laisser distancer crayons 3D. Elles ne font pas partie des types d'imprimantes 3D en tant que telles, mais elles ont un objectif commun et peuvent être très pratiques pour créer des modèles simples, pour les enfants, etc.

ils doivent un prix très bon marché, et fondamentalement sont de minuscules imprimantes 3D portables en forme de stylo avec lequel faire des dessins avec du volume. Ils utilisent généralement des filaments plastiques tels que PLA, ABS, etc., et leur fonctionnement est très simple. Ils se branchent essentiellement sur une prise électrique et chauffent comme des fers à souder ou des pistolets à colle chaude. C'est ainsi qu'ils font fondre le plastique qui s'écoulera à travers la pointe pour créer le dessin.

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