Quels matériaux sont utilisés pour l’impression 3D

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Quels matériaux sont utilisés pour l’impression 3D? Les matériaux utilisés pour l’impression 3D ont beaucoup évolué depuis l’avènement de la technologie. A présent, il y a une large gamme de différents types de matériaux qui sont fournis sous diverses formes: poudres, filaments, pellets, granules, résines, etc.

De nos jours, les matériaux spécifiques sont généralement développés pour des plateformes spécifiques dévoués à des applications particulières (un exemple serait le secteur dentaire) présentant des propriétés matérielles qui sont plus adaptées à ces applications.

Plastique

Le nylon (ou le polyamide) est généralement utilisé en poudre lors du procédé de frittage ou de fusion du filament durant le procédé FDM. C’est un matériel en plastique résistant, flexible et durable qui s’est révélé fiable pour l’impression 3D. Il est blanc en état pur, mais on peut le colorer – avant ou après l’impression. On peut combiner ce matériel (en poudre) avec de l’aluminium en poudre afin de produire un autre matériel courant d’impression 3D qu’on utilise lors du frittage : l’alumide.

L’ABS est un autre plastique courant pour l’impression 3D. On l’utilise à grande échelle comme filament pour les imprimantes 3D FDM entrée de gamme. C’est un plastique particulièrement résistant disponible en plusieurs couleurs. Les filaments ABS sont disponibles en vente chez une variété de fournisseurs non-brevetés qui est aussi une des raisons pour lesquelles il est si répandu.

Le PLA est un matériel en plastique biodégradable qui a gagné en popularité dans l’impression 3D pour cette même raison. On peut l’utiliser sous forme de résine pour les procédés DLP/SLA ou en tant que filament lors du procédé FDM. Il est disponible en plusieurs couleurs y compris la transparence qui s’est révélé une option utile pour certaines applications d’impression 3D. Néanmoins, il n’est pas si résistant ou flexible que l’ABS.

Le Laywood est un matériel d’impression 3D spécialement conçu pour les imprimantes 3D à extrusion en entrée de gamme. Il est disponible en tant que filament et il est un composite bois/polymère (communément appelé WPC).

Métaux

Un nombre croissant de métaux et de composites métalliques sont utilisés pour l’impression 3D à l’échelle industrielle. Deux des plus répandus sont les dérivés de l’aluminium et du cobalt.

Un des métaux les plus résistants et, par conséquent, les plus utilisés dans l’impression 3D est l’acier inoxydable en poudre pour les procédés de frittage/fusion/EBM. C’est un métal gris argenté en état pur, mais on peut le plaquer avec d’autres matériaux afin de lui donner un air plaqué or ou bronze.

Récemment, l’or et l’argent ont intégré la gamme de matériaux métalliques qu’on peut imprimer en 3D tout simplement ayant des applications évidentes dans l’industrie de la joaillerie. Les deux sont des matériaux très résistants qu’on utilise en poudre.

Le titane est un des plus résistants matériaux métalliques utilisés dans les applications industrielles de l’impression 3D depuis quelque temps déjà. Fourni en poudre, on peut l’utiliser durant les procédés de frittage/fusion/EBM.

Céramique

La céramique représente un groupe relativement nouveau de matériaux qu’on peut utiliser pour l’impression 3D avec un succès variable. Dans le cas de ces matériaux, il faut retenir que dans l’étape de postproduction, les parties en céramique ont besoin de se soumettre aux mêmes procédés que tout autre élément en céramique fabriqué selon des méthodes traditionnelles de production – à savoir : la cuisson et l’émaillage.

Papier

Le papier imprimante standard format A4 est un matériel d’impression 3D utilisé dans le procédé breveté SDL développé par Mcor Technologies. L’entreprise propose des imprimantes 3D moyenne gamme et met l’accent sur un approvisionnement matériel accessible et rentable qu’on peut se procurer localement. Les modèles imprimés 3D en papier sont précis et respectueux de l’environnement, faciles à recycler et n’ont pas besoin d’un travail de postproduction.

Matériaux biodégradables

Il y a de nombreuses études à propos du potentiel représenté par les matériaux biodégradables d’impression 3D dans les applications médicales (et autres). Plusieurs institutions importantes se penchent sur le tissu vivant afin de développer des applications qui incluent l’impression d’organes humains pour la transplantation ainsi que l’impression des tissus pour le remplacement des parties du corps. D’autres études similaires se penchent sur la conception des aliments comme la viande par exemple.

Nourriture

Les expériences avec l’extrusion des substances alimentaires dans l’impression 3D ont considérablement grimpé durant les dernières années. Le chocolat reste le plus répandu (et attendu). Il y a aussi des imprimantes qui fonctionnent à base de sucre et quelques expériences à base de pâtes et de viande. Des études se penchent sur l’utilisation, à l’avenir, de la technologie d’impression 3D dans la production des repas complets équilibrés.

Autres

Et finalement, l’entreprise qui possède une gamme unique (brevetée) de matériaux c’est Stratasys avec ses matériaux numériques destinés à la plateforme d’impression 3D Objet Connex. Cette gamme implique le fait que les matériaux standard d’impression Objet 3D peuvent être combinés durant le processus d’impression – à des concentrations variées et spécifiques – afin de créer de nouveaux matériaux ayant les propriétés requises. On peut produire jusqu’à 140 Matériaux Numériques différents à la suite des combinaisons diverses entre les matières premières.

Pour en savoir plus sur l’impression 3D, voici quelques ouvrages de référence sur le sujet:

Quels sont les champs d’application de l’impression 3D ?

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A quoi sert l’impression 3D? Quels métiers ou quels secteurs utilisent l’impression 3D? Découvrez les champs d’application de l’impression 3D.

Origines de l’Impression 3D

A l’origine l’impression 3D était utilisée pour le « prototypage rapide ». C’était un moyen de développer des produits d’une manière rapide et simple en produisant des prototypes afin d’arriver plus rapidement et efficacement à une solution optimale. Cela permet des économies de temps et d’argent dans le processus de développement de produits.

Le prototypage reste probablement le plus grand champ d’application de l’impression 3D. Cette technologie est largement utilisée et adoptée à l’échelle industrielle.

Les développements récents de l’impression 3D dans le prototypage ont permis l’apparition de cette technologie dans d’autres secteurs. Les améliorations facilitent l’utilisation des imprimantes 3D dans toutes sortes de domaines :

Impression 3D dans le secteur médical et dentaire

On considère le secteur médical comme un des premiers adeptes de l’impression 3D, mais aussi comme un secteur ayant un énorme potentiel de croissance en raison des options de customisation et de personnalisation de ces technologies et de la possibilité d’améliorer la vie des gens au fur et à mesure que ces procédés sont actualisés et que les matériaux sont développés.

Les technologies d’impression 3D sont utilisées pour diverses applications.

A part la création de prototypes dans le secteur médical et dentaire, les technologies sont aussi utilisées pour créer des moules de couronnes dentaires et des outils pour réaliser des bagues orthodontiques. L’impression 3D est utilisée à la fabrication d’appareils médicaux créés sur mesure tels que les prothèses auditives, les semelles orthopédiques, des prothèses personnalisées et des implants uniques.

Les guides chirurgicaux imprimés en 3D pour des opérations spécifiques représentent aussi un champ d’application émergent qui aide les chirurgiens dans leur travail et les patients dans leur rétablissement. On développe aussi une technologie pour l’impression 3D de la peau, des os, du tissu, des médicaments et même des organes humains. Néanmoins, ces technologies sont encore largement éloignées de la commercialisation.

Impression 3D dans l’Aérospatiale

Comme dans le secteur médical, le secteur de l’aérospatiale a adopté l’impression 3D dès le début pour le développement de produits et le prototypage.

Du fait de l’exigence des études R&D dans l’aéronautique et du respect des normes, les systèmes d’impression 3D à l’échelle industrielle sont souvent utilisés. L’évolution des procédés et des matériaux a engendré l’émergence de certaines applications cruciales pour le secteur de l’aérospatiale.

Parmi utilisateurs de premier plan, on compte GE / Morris Technologies, Airbus / EADS, Rolls-Royce, BAE Systems et Boeing.

Impression 3D dans l’Automobile

Un autre secteur qui a adopté assez rapidement les technologies de prototypage rapide a été le secteur de l’automobile. Plusieurs entreprises du secteur du sport automobile et de la Formule 1 ont adopté l’impression 3D. Elles utilisent les imprimantes 3D pour le prototypage des pièces automobiles.

Le potentiel de l’impression 3D pour le service après-vente et la production des pièces détachées sur demande est également à l’étude.

Impression 3D dans la Joaillerie

De manière traditionnelle, le processus de conception et de fabrication de la joaillerie a toujours eu besoin d’une expertise et d’un savoir-faire d’exception réunissant des disciplines spécifiques qui incluent la fabrication, le moulage, le coulage, l’électro-galvanisation, le forgeage, le plaquage en or/argent, la coupe de pierre, la gravure et le polissage. Chacune de ces disciplines a évolué au fil du temps et exige un savoir-faire technique pour la fabrication de bijoux. Pour ne donner qu’un exemple : la fonderie de précision a vu le jour il y a plus de 4 000 ans.

Pour l’industrie de la joaillerie, l’impression 3D s’est révélée particulièrement perturbatrice. Il y a un grand intérêt pour la manière dont les imprimantes 3D seront capables de contribuer à faire avancer l’essor de cette industrie. Au niveau de la conception et de la fabrication, l’impression 3D a un impact énorme sur cette industrie.

Impression 3D pour Art / Design / Sculpture

Les artistes et les sculpteurs se lancent dans l’impression 3D. Qu’il s’agisse simplement d’explorer une nouvelle expression ou d’apprendre des maîtres anciens, c’est un secteur extrêmement prolifique qui cherche de plus en plus à trouver des façons diverses de travailler avec l’impression 3D. Il y a plusieurs artistes qui sont déjà devenus célèbres en travaillant précisément avec la modélisation 3D, la numérisation par scanner 3D et les technologies d’impression 3D.

Joshua Harker ;
Dizingof ;
Jessica Rosenkrantz;
Pia Hinze ;
Nick Ervinck ;
Lionel Dean…

La discipline de la numérisation par scanner 3D apporte aussi une nouvelle dimension au monde des arts. Les artistes et les étudiants ont à présent une méthodologie à disposition pour reproduire des œuvres anciennes afin de les étudier en détail.

Impression 3D dans l’Architecture

L’impression 3D met à disposition une méthode relativement rapide, facile et économiquement viable de fabrication de modèles précis à partir des données numériques utilisées par les architectes. A présent, plusieurs cabinets d’architecture renommés utilisent l’impression 3D régulièrement.

Plus récemment, certains architectes visionnaires considèrent l’impression 3D comme une méthode de construction. Plusieurs organisations sont en train de mener des études dans ce domaine.

Impression 3D dans la mode

Etant donné que les procédés d’impression 3D ont évolué en termes de résolution et de matériaux plus flexibles, le secteur de la mode est aussi concernée par l’essor de cette technologie.

Les accessoires comme des chaussures, des casques, des chapeaux et des sacs sont imprimés en 3D. Et cette technologie est utilisée dans la haute couture.

Iris van Herpen est une pionnière dans ce domaine. Elle a lancé plusieurs collections qui intègrent l’impression 3D afin de faire exploser les normes.

Impression 3D dans l’Alimentaire

L’impression 3D est encore émergente dans le secteur alimentaire. Les imprimantes 3D sont utilisées comme une nouvelle façon de préparer et de présenter la nourriture.

Les premiers essais d’impression 3D à base d’aliments utilisaient le chocolat et le sucre. Ces évolutions ont continué rapidement avec des imprimantes 3D spécifiques qui ont percé le marché. Les pâtes sont par exemple concernées par études dans l’impression 3D alimentaire.

Impression 3D pour le grand public

Le saint graal des fournisseurs d’imprimantes 3D est l’impression 3D destinée au grand public.

Des entreprises telles que 3D Systems et Makerbot cherchent à rendre le procédé d’impression 3D accessible au plus grand nombre.

Pour en savoir plus, voici quelques ouvrages de référence sur le sujet: