Comment fonctionne l’impression 3D?



Le fonctionnement des imprimantes 3D : une analogie simple

Imaginez un pistolet à colle chaude robotisé, remplaçant la colle par du plastique. Voilà, vous avez l’idée de base d’une imprimante 3D. Des filaments de plastique sont insérés dans une tête d’impression qui les fait fondre sous l’effet de la chaleur. Cette tête se déplace avec une grande précision dans les trois dimensions, déposant des lignes de plastique fondu sur le plateau d’impression, la surface sur laquelle l’objet prend forme. L’imprimante répète ce processus, accumulant les couches de plastique jusqu’à ce que l’objet 3D soit entièrement constitué.

La conception : point de départ de toute impression 3D

Chaque réalisation imprimée en 3D débute par un modèle numérique. Ces modèles sont généralement élaborés à l’aide de logiciels de CAO spécialement conçus pour la création d’objets 3D réalistes, tels que TinkerCAD, Fusion360 ou encore Sketchup. Cette approche diffère quelque peu de celle utilisée pour les modèles 3D destinés au cinéma ou aux jeux vidéo, bien qu’il soit tout à fait possible d’imprimer des figurines très détaillées à partir de logiciels de modélisation 3D plus traditionnels.

L’un des atouts majeurs de l’impression 3D est sa capacité à matérialiser presque n’importe quelle forme. Certains modèles sont si complexes qu’il serait impossible de les fabriquer avec des techniques traditionnelles comme le moulage ou l’usinage CNC. C’est là que les imprimantes 3D démontrent leur supériorité. Cependant, leur utilité ne se limite pas à la création de formes géométriques sophistiquées. Les départements R&D des grandes entreprises les utilisent souvent pour prototyper, c’est-à-dire imprimer des modèles plastiques uniques à faible coût plutôt que de mobiliser toute la chaîne de production pour une pièce test. Cette approche permet de valider la conception finale sans gaspiller de temps ni de ressources.

La préparation : le découpage du modèle

Étant donné qu’une imprimante 3D ne peut pas interpréter directement un modèle 3D complexe, celui-ci doit être transformé en un format compréhensible pour la machine. Ce processus, appelé « découpage » (slicing), consiste à extraire les données de chaque couche du modèle et à indiquer à l’imprimante comment déplacer la tête d’impression pour construire chaque couche une par une. Cette étape est réalisée à l’aide d’un « slicer », un logiciel dédié qui automatise cette tâche, par exemple CraftWare ou Astroprint.

Le slicer gère également le « remplissage » du modèle, en créant une structure interne en treillis qui augmente la stabilité de l’objet tout en réduisant la quantité de matériau utilisé. C’est un autre domaine où les imprimantes 3D excellent : elles peuvent produire des pièces très résistantes avec une densité faible, en créant des poches d’air stratégiques à l’intérieur de l’objet pour le rendre plus léger.

De plus, le slicer prend en charge les structures de support. Puisque l’imprimante ne peut pas déposer du plastique dans le vide, des piliers de support sont nécessaires pour permettre à l’imprimante de créer des formes complexes. Ces supports sont ensuite retirés une fois l’impression terminée.

Une fois que le slicer a terminé son travail, il envoie les données à l’imprimante 3D, qui lance le processus d’impression.

La patience : une composante essentielle de l’impression 3D

Une fois l’impression démarrée, le principal inconvénient de l’impression 3D se manifeste : sa lenteur. Alors qu’une imprimante 2D peut imprimer un livre entier en quelques minutes, la plupart des impressions 3D prennent plusieurs heures, voire plusieurs jours, pour arriver à terme. De plus, si les paramètres sont mal configurés, si le slicer a été incorrectement paramétré ou si un incident se produit en cours de route, l’ensemble de l’impression peut être perdu.

Des technologies plus rapides, comme le Carbon M1, utilisent des lasers projetés dans un bain de liquide pour extraire l’impression, accélérant ainsi considérablement le processus. Cependant, ces imprimantes sont plus complexes, beaucoup plus coûteuses et ne fonctionnent actuellement qu’avec des plastiques.

L’impression 3D : un achat pertinent ?

Si la conception et l’impression d’objets ne vous intéressent pas, une imprimante 3D ne remplacera probablement pas de sitôt votre imprimante 2D.

Les imprimantes 3D grand public impriment principalement en plastique. Cependant, des imprimantes plus spécialisées (et coûteuses) utilisées dans l’industrie sont capables d’imprimer une grande variété de matériaux. Il existe même une imprimante 3D capable de créer de la viande artificielle. La technologie progresse rapidement et aura des implications majeures dans de nombreux secteurs. Il sera peut-être possible un jour d’imprimer des repas gastronomiques avec une imprimante alimentaire. Mais pour l’instant, l’impression 3D reste un outil principalement utilisé par les amateurs et les professionnels.

Cependant, la baisse continue des prix rend l’impression 3D plus accessible et peut devenir un passe-temps ludique, notamment pour les personnes qui ont besoin de réaliser de petits modèles en plastique.

Crédit photo : Kaca Skokanova/ Shutterstock