Introduction

Depuis une trentaine d’années une technologie futuriste se développe : l’impression 3D.

C’est un ensemble de technologies de pointes concentrées dans des automates comme le scanner et l’imprimante.

Nous allons donc nous intéresser à cette innovation en continuel développement depuis sa création. En effet sa demande est devenue très importante puisqu’on observe depuis 5 ans une démocratisation et un essor de la fabrication d’imprimantes 3D, toujours plus performantes.

De nos jours elle permet de fabriquer pratiquement tous les éléments disponibles sur notre planète comme des assiettes, des meubles, des ponts, des armes, ou même des bâtiments, de la peau et des organes…

Certains considèrent donc cette technologie comme l’élément déclencheur d’une 4ème Révolution Industrielle. Nous pouvons alors citer Barack Obama, qui, lors de son discours annuel sur l’Etat de l’Union le 12 février 2013, a affirmé que l’impression 3D a “le potentiel de révolutionner la façon dont nous fabriquons presque tout”.

 

“L’impression 3D a le potentiel de révolutionner la façon dont nous fabriquons presque tout.”

La première étape est la conception de l’objet. Pour ceci on utilise différents logiciels appelés « modeleurs ». Il en existe plusieurs types, les modeleurs volumiques, les modeleurs surfaciques, et les modeleurs paramétriques :

 

Les modeleurs volumiques permettent de créer des objets simples : cylindriques, cubiques, rectangulaires, sphérique… ce type de modeleur conçoit les pièces par ajout, soustraction, ou assemblage de diverses formes. Les principaux logiciels seront : Solid Edge, CATIA, Autodesk, et SolidWorks.

 

Les modeleurs surfaciques. Ils permettent de modéliser des objets tridimensionnels. Ils sont utilisés principalement pour le design comme par exemple dans les voitures.

 

Les modeleurs paramétriques sont destinés aux professionnels (ingénieurs et architectes). Avec ce type de logiciel, on ne modélise pas en dessinant mais en programmant grâce à des équations, paramétrables à notre guise.

Ces logiciels permettent de créer des pièces mécaniques ou même des formes organiques; les principaux sont OpenSCAD et Rhinocéros.

Ils sont assez complexes mais permettent de réaliser n’importe quel objet en 3D avec la plus grande précision.

 

La deuxième étape est la transmission de la création à un autre logiciel de modélisation dans l’espace comme CURA. Il permet d’observer notre création dans l’espace d’impression de l’imprimante 3D. Nous pouvons alors faire plusieurs réglages sur l’imprimante 3D comme la qualité de l’impression, les matériaux utilisés…

Le but de ce logiciel est aussi de transformer l’objet modélisé en un «G-code » que l’imprimante 3D est capable de lire et de transformer en différentes actions pour donner la finalité au produit modélisé.

Ce code est généralement enregistré sur une carte SD qui est par la suite inséré dans l’imprimante 3D. L’imprimante 3D traduit ensuite le G-code en un programme et l’exécute. 

 

La troisième étape est la réalisation de l’objet par l’imprimante 3D.

Elle regroupe un ensemble de techniques de fabrication, se nommant la “Fabrication Additive”.

Cette technique consiste à déposer couche par couche un matériau de base, se présentant sous la forme d’une bobine de fil souple, plus ou moins épais. Il est inséré dans la machine puis fondu dans une tête chauffante. Cette tête est alors guidée par l’intelligence artificielle de l’imprimante et le G-code. Elle va déposer couche par couche la matière.

De manière à pouvoir réaliser tous les mouvements, la tête chauffante est dirigée par deux axes que nous avons représentés dans un repère. Un autre axe existe pour créer une forme en 3D. Il modifie la hauteur du plateau.

Au final, mathématiquement, c’est donc un repère dans l’espace définit par trois vecteurs non coplanaires (qui ne sont pas dans le même plan).

À chaque balayage horizontal de la tête d’impression, une couche, ou « tranche », est ainsi formée. Un déplacement vertical de la tête ou du plateau permet alors de passer à la couche suivante.

Maintenant que nous savons comment marche le déplacement de la tête chauffante, nous pouvons comprendre, grâce au document suivant, comment le filament est transformé puis déposé pour former l’objet.

C’est le G-code qui gère la vitesse de sortie du filament (par le moteur et les roues crantées).

À chaque balayage horizontal de la tête d’impression, une couche, ou « tranche », est ainsi formée. Un déplacement vertical de la tête ou du plateau permet alors de passer à la couche suivante.

Maintenant que nous savons comment marche le déplacement de la tête chauffante, nous pouvons comprendre, grâce au document suivant, comment le filament est transformé puis déposé pour former l’objet.

C’est le G-code qui gère la vitesse de sortie du filament (par le moteur et les roues crantées).

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *