Guide tech : l'impression 3D
L'impression tridimensionnelle, ou fabrication additive, a bouleversé des secteurs entiers : prototypage, pièces de rechange, médical, aéronautique. Cette page en explique le principe et les usages réels.
Un peu d'histoire
Dans les années 1960, alors que la reproduction d'objets restait complexe, l'écrivain Arthur C. Clarke évoquait déjà une machine à répliquer.
Les premiers procédés apparaissent dans les années 1980 avec la stéréolithographie, puis le dépôt de fil fondu.
L'expiration des brevets fondateurs, à la fin des années 2000, ouvre la voie aux machines de bureau à bas coût et à la diffusion grand public.
Le principe
Contrairement à l'usinage, qui retire de la matière, la fabrication additive en ajoute couche après couche.
Le point de départ est un modèle numérique, issu d'une conception assistée par ordinateur ou d'une numérisation par scanner tridimensionnel.
Un logiciel de découpe, le slicer, transforme ce modèle en une pile de tranches et génère le parcours de la machine.
La machine dépose ou solidifie la matière tranche par tranche, jusqu'à obtenir l'objet.
Les principales technologies
Le dépôt de fil fondu, le plus répandu : un filament thermoplastique est fondu et déposé par une buse. Simple, peu coûteux, avec des stries de couche visibles.
La stéréolithographie et l'impression à écran, qui durcissent une résine photosensible par la lumière. Précision très supérieure, pièces plus fragiles, résines à manipuler avec précautions.
Le frittage sélectif par laser, qui agglomère une poudre polymère : pas de supports nécessaires, pièces solides, machines coûteuses.
Et la fusion de poudre métallique, employée en aéronautique, en médical et dans l'outillage, avec des machines de niveau industriel.
Les matériaux
Le PLA, dérivé d'amidon, facile à imprimer, rigide et peu résistant à la chaleur : le choix des débuts.
Le PETG, bon compromis entre facilité et résistance.
L'ABS et l'ASA, plus techniques, résistants à la chaleur et aux ultraviolets, qui exigent une enceinte fermée.
Les filaments chargés (fibre de carbone, bois, métal) pour des propriétés ou des aspects particuliers.
Les résines standard, techniques ou biocompatibles.
Et les métaux : titane, aluminium, aciers, alliages de cobalt.
Les usages réels
Le prototypage rapide reste l'usage dominant : voir et tenir une pièce en quelques heures plutôt qu'en quelques semaines change la conception.
L'outillage : gabarits, supports, moules de série courte.
Les pièces de rechange, en particulier pour des équipements dont l'approvisionnement a cessé.
Le médical, où la fabrication additive excelle parce que chaque pièce est unique : prothèses, implants sur mesure, guides chirurgicaux, aides techniques.
L'aéronautique et le spatial, pour des géométries impossibles à usiner et un allègement significatif.
Et la construction, avec des expérimentations de murs imprimés en béton.
Ce qu'il faut savoir avant de se lancer
La technologie est mûre et exigeante à la fois : la réussite d'une impression dépend du réglage, de l'adhérence au plateau, de l'orientation de la pièce et des supports.
Les pièces imprimées en dépôt de fil sont anisotropes : elles cassent beaucoup plus facilement dans le sens des couches. L'orientation d'impression est donc une décision mécanique, pas esthétique.
Sur la sécurité : l'impression de certains plastiques émet des composés organiques volatils et des particules ultrafines, ce qui impose une pièce ventilée ; les résines sont irritantes et sensibilisantes, et se manipulent avec gants et lunettes.
Enfin, la fabrication d'un objet à partir d'un modèle trouvé en ligne n'échappe ni au droit d'auteur, ni au droit des dessins et modèles, ni aux règles applicables à certains objets réglementés.
