Copie - Impression 3D - PA Num 2022-2023

Impression 3D

Maxime DENIS

Objectifs

• Comprendre les possibilités et les limites des différentes technologies d'impression 3D
• Apprendre à réaliser un design 3D en utilisant les logiciels adaptés
• Apprendre à imprimer en 3D avec différentes technologies
• Comprendre le rôle de l'impression 3D dans l'industrie, la recherche et l'enseignement

Sommaire

• Introduction générale
• Méthodes d'impression existantes, utilisation et limites
• Protocole de fonctionnement
• Conception 3D
• Fonctionnement d'une imprimante Ultimaker S5

• Lancement d'une impression

Pourquoi utiliser une imprimante 3D ?

• Construire un prototype
• Communiquer efficacement
• Réaliser des essais non destructifs
• Miniaturiser pour partager ou représenter

Origine de l'impression

Évolution de l'impression

Presse mécanique à caractère alphabétique mobile métallique

1450

Imprimante 3D

Imprimante laser

1980/1990

1976

Méthodes de conception

Impressions 3D

Les FabLabs et Makerspaces

• FabLab: Fabrication Laboratory
• Origine: fin des années 90, MIT

"How to make (almost) everything", Neil Gershenfeld

• Démocratiser la conception et le prototypage
• Pour les entrepreneurs, étudiants et passionnés

• Collaboratif
• Partage de savoir / documentation
• Accessibilité

Learn, Make, Share

Les FabLabs et Makerspaces

• 200 Fablabs (France) 1700 (monde)
• 4500 Makerspace

et la recherche ?

Sensation futuriste, Bio-Impression 3D

et bien d'autres :

• Construction de prothèses
• Production d'os artificiels
• Construction de maisons
• Construction de base lunaire
• Optimisation topologique
• etc...

Premier coeur imprimé en 3D à partir de tissus humains

Impression 3D et greffe d'une oreille

2019

2022

Bibliothèques de modèles 3D

Format de fichiers : stl, obj, STEP

Types d'imprimantes

L'explosion de l'impression 3D

évolution du marché de l'impression 3D

Les différentes méthodes d'impression 3D

Dépôt de filament (FDM)

Frittage laser sélectif (SLS)

Stéréolithographie (SLA)

Le dépôt de filament

• En anglais : Fused Deposition Modeling (FDM)
• Principe : un filament thermoplastique est fondu puis déposé couche après couche
• avantage : matériel peu cher, idéal pour du prototypage rapide et preuve de concept
• inconvénient : faible précision, les propriétés des matériaux peuvent être limitantes
• matériau le plus répendu : acide polylactique (PLA)
• les imprimantes pro les plus répendues: Ultimaker et Prusa

Le dépôt de filament

La stéréolithographie

• En anglais: Stereolithography (SLA)
• Principe: un laser durcit de la résine photopolymérisable couche après couche
• avantage: très polyvalent, haute précision et propriété des matériaux intérressantes
• inconvénient: matériau coûteux, beaucoup de supports, protocole de post-traitement fastidieux
• idéal pour le prototypage fonctionnel, la création de moules et d'outils
• les imprimantes pro les plus répendues: Formlabs

La stéréolithographie

Le frittage laser

• En anglais: Selective Laser Sintering (SLS)
• Principe: un laser fusionne une poudre de polymères
• avantage: rapide, aucun support, haute précision, structure isotrope
• inconvénient: poudre très volatile, matériel coûteux, pièces poreuses et friables, matériaux limités
• idéal pour le maquettisme
• Matériau essentiel: Nylon, plastique elastomère
• les imprimantes pro les plus répendues: Formlabs

Le frittage laser

Protocole d'impression

Post-processing

Printing

Preprocessing

• Conception 3D
• Choix du matériau
• Préparation de l'impression

• Retrait de la pièce
• Nettoyage
• Traitement de la pièce
• Retrait des supports
• Finishing

Conception 3D

Application à la Ultimaker S5

• Preprocessing:
• Conception de la pièce en 3D sur un logiciel dédié (CATIA, AutoCAD, Fusion360, FreeCAD etc.)
• Préparer l'imprimante : Calibration des axes, nettoyages du plateau, etc
• Import de la pièce au format .stl, .obj ou .step dans un slicer adapté (Cura)

• Impression : vérifier l'état du plateau, des buses d'impresion et des bobines.

• Post-processing:
• Extraction du plateau puis de la pièce
• Nettoyage du plateau avec de l'eau savoneuse

• Retrait des supports

Modélisation d'un objet 3D10' - 15'

Volume maximal : 30cm x 30cm x 30cm

Préparation de l'imprimante

Utilisation de Cura

Paramétrage de l'impression

Déplacer l'objetMise à l'échelle Rotation Symétrie Paramètres avancés Blocage de supports

Importer un fichier

Renseigner les bobines utilisés

Visualisation et vérification

Imprimer avec le filament 1Imprimer avec le filament 2

Utilisation de Cura

Edition des parmaètres principaux : Qualité Remplissage Présence de support