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Un produit imprimé en 3D est formé à partir de couches de matériaux déposées à partir d’un modèle numérique. L’expédition et d’autres activités logistiques peuvent être éliminées, ce qui entraîne des économies d’énergie allant jusqu’à 60 %. De plus, les utilisateurs peuvent produire des objets avec moins de ressources. Les économies de coûts pouvant aller jusqu’à 70 % peuvent être attribuées à l’impression 3D grâce au prototypage. Cela contraste avec la fabrication traditionnelle, qui est très coûteuse.

Comparaison des technologies

Le processus de fabrication traditionnel implique l’injection, le moulage, l’usinage, le formage et l’assemblage, ce qui augmente le coût du produit. La méthode traditionnelle nécessite également des dépenses importantes pour la fabrication et l’expédition, ce qui augmente encore le coût final. Le processus d’impression 3D utilise des techniques telles que le frittage laser, l’impression à liant, la stéréolithographie, l’impression polyjet et le dépôt de filament fondu, qui sont principalement numériques et donc entraînent des objets moins coûteux. Bien que les coûts d’installation initiaux soient plus élevés, l’impression 3D est devenue plus abordable que la main-d’œuvre bon marché dans les pays en développement. De plus, les coûts de l’impression 3D continuent de diminuer, ce qui conduit à la possibilité d’avoir bientôt des imprimantes 3D dans chaque foyer. Les produits personnalisés sont au prix des produits fabriqués en série.

Comment la fabrication additive peut-elle réduire les coûts ?

Les méthodes de fabrication traditionnelles, telles que le moulage par injection, nécessitent une production en masse pour équilibrer les coûts indirects des outils, de l’assemblage et de la production. En outre, la fabrication additive a le même coût quelle que soit la taille de la commande, donc cette méthode est moins chère lorsqu’il y a une petite commande.

Avoir un système plus adaptable et personnalisable

Étant donné que les coûts de chaque unité supplémentaire sont les mêmes, de nombreux changements peuvent être apportés au produit. En prototypage, vous créeriez un prototype en utilisant l’impression 3D et le mettriez à jour jusqu’à ce qu’il réponde à vos attentes. C’est une étape importante avant de passer à la production en série. Vous pouvez également l’utiliser pendant le reste du processus de fabrication, pour créer des pièces uniques qui peuvent être plus réactives à vos besoins, au progrès de la conception et aux retours des consommateurs.

Il n’y a pas de coûts supplémentaires associés à la complexité

Lors de la création de constructions mécaniques complexes, la précision et les compétences sont nécessaires, surtout lors de l’assemblage de pièces compliquées, ce qui entraîne une augmentation des prix en fonction de la complexité. L’impression 3D, en revanche, crée un objet entier en une seule étape, plutôt que d’assembler les composants un par un. En conséquence, la complexité n’est pas un coût supplémentaire.

Qu’est-ce que la fabrication traditionnelle ?

Dans la fabrication traditionnelle, le matériau est retiré d’un lingot ou d’un bloc pour obtenir la forme nette à l’aide de technologies soustractives.

Les processus de fabrication traditionnels incluent l’usinage, le moulage, le formage et l’assemblage. Il existe quatre principaux types de technologies de fabrication traditionnelles pour les polymères et les composites :

L’usinage est la méthode de production la plus courante pour les métaux, et c’est également la méthode la plus courante pour les plastiques en faibles et moyens volumes. Bien qu’il puisse fournir la forme souhaitée avec une excellente précision et exactitude, il tend à gaspiller du matériau en générant des copeaux retirés. Les processus d’usinage les plus courants incluent :

• le tournage
• le perçage
• le fraisage
• la découpe au laser

Depuis l’avènement de l’usinage CNC à 5 axes, l’efficacité de cette technologie soustractive a considérablement augmenté. Malgré cela, les coûts d’investissement pour une machine CNC à 5 axes sont très élevés, donc la plupart des entreprises sont équipées de machines CNC à 3 axes ou de perceuses et fraiseuses manuelles.

Le moulage est une méthode très courante pour produire des pièces en polymères thermoplastiques. La technique est extrêmement utile pour la production en série de composants, mais elle nécessite l’utilisation d’un moule spécialement conçu. Les plastiques sont principalement produits en série par moulage par injection, compression et rotation. En général, environ 80 % des produits plastiques durables que nous utilisons chaque jour sont fabriqués par moulage par injection.

Le formage consiste à presser des feuilles thermoplastiques sur des matrices personnalisées. Comme cette technologie ne peut être utilisée que pour fabriquer des pièces à paroi mince et à corps creux, elle est idéale pour les prototypes et les pièces d’emballage. L’une des technologies de formage les plus courantes pour les polymères est le thermoformage. Pour créer la pièce finale, une feuille thermoplastique chauffée est étirée sur la surface d’une matrice pendant que la pression du vide tire la feuille vers le bas.

Par l’assemblage, il est possible de construire des formes complexes à partir de composants plus simples. Bien qu’ils soient relativement peu coûteux, leur procédure d’assemblage nécessite souvent la main-d’œuvre manuelle d’un opérateur, ce qui les rend idéaux pour une production en petites et moyennes quantités. Chaque procédé de fabrication a ses avantages et ses inconvénients. Pour produire leurs pièces, les entreprises utilisent couramment des méthodes de fabrication traditionnelles. La fabrication additive, également connue sous le nom d’impression 3D, a ajouté à la liste des technologies de production possibles au cours des dernières décennies, apportant de nouveaux avantages.

L’impression 3D est une alternative économique à la fabrication traditionnelle

Prototypage rapide

Depuis la conception jusqu’au prototype réel, les produits peuvent être développés plus rapidement.

Vitesse de fabrication

La vitesse de fabrication pour un grand nombre de produits finis est la même que pour l’avantage précédent.

Stockage

Avec les technologies de fabrication traditionnelles, il est plus rapide et moins coûteux de fabriquer des produits supplémentaires que vous savez que vous aurez besoin à terme. Avec l’impression 3D, seuls les produits qui sont vendus doivent être fabriqués, donc il n’est pas nécessaire de stocker des excédents de stocks.

Les imprimantes 3D peuvent produire presque tout

Que vous ayez envie de chocolat ou que vous ayez besoin d’une greffe d’organe, vous avez de la chance. À l’origine, les entreprises d’impression 3D vendaient des cartouches d’encre en plastique. Elles ont maintenant de l’encre fabriquée à partir de sucre, de chocolat, de sable, de céramiques, de métaux, et même de cellules vivantes pour produire un nombre infini de créations.

Les imprimantes 3D sont l’avenir des entreprises de fabrication

Les imprimantes 3D facilitent la réduction de certains emplois. Non seulement les imprimantes 3D sont plus productives, mais elles sont aussi plus écologiques. Lorsque vous construisez quelque chose, vous avez généralement des déchets restants. Les imprimantes 3D construisent uniquement ce qui est nécessaire en fonction de leurs connaissances des moules et des conceptions. Par conséquent, elles sont plus économiques et respectueuses de l’environnement. Une imprimante 3D peut également être utilisée comme un outil de fabrication productif. En achetant une imprimante 3D commerciale, des produits plus grands peuvent être conçus et des volumes de production plus élevés peuvent être atteints.

Qu’est-ce qui rend l’impression 3D meilleure que la fabrication traditionnelle ?

Chaque nouvelle idée sur le marché repose sur l’innovation. Les entreprises doivent comprendre les exigences d’un nouveau design et les limites à établir lors du processus d’évaluation pour le développement du produit. Une fois le concept développé, l’étape suivante est d’évaluer les options de fabrication disponibles pour trouver le meilleur fournisseur pour le nouveau produit. Mais comment choisir la meilleure technologie de fabrication ? Quels sont les méthodes de traitement des polymères haute performance et des composites ?

Avant de considérer certaines technologies de fabrication traditionnelles, examinons les différences entre la fabrication traditionnelle et l’impression 3D. Le tableau suivant montre les principales différences entre les deux familles de technologies.

Comment l’impression 3D est-elle supérieure à la fabrication traditionnelle ?

Lorsque l’une ou plusieurs des conditions suivantes sont remplies, l’impression 3D est une méthode de fabrication idéale pour la production rapide de pièces :

• Production de petites séries ;
• Délai de mise en œuvre court ;
• Lieux éloignés ;
• Avec la fabrication traditionnelle, les coûts augmentent avec la complexité ;
• Réduction des pièces en stock, entrepôt numérique.

Les entreprises innovantes utilisent l’impression 3D pour réduire le temps de mise sur le marché en accélérant le prototypage, ce qui réduit les coûts associés au développement du produit.

Que vous dirigiez une entreprise d’impression 3D ou une ferme d’imprimantes, ou que vous prévoyiez d’en commencer une, connaître les coûts de fonctionnement de l’entreprise est impératif. Évidemment, le coût de production de chaque pièce imprimée est un facteur important dans toute entreprise liée à l’impression 3D. Même pour les amateurs, il peut être utile d’avoir une idée des coûts avant de se lancer dans un grand projet d’impression.

Évaluer le prix des impressions 3D semble être l’aspect le plus difficile auquel les gens sont confrontés. Il est crucial d’aborder chaque travail de manière systématique afin de facturer équitablement votre client tout en réalisant suffisamment de bénéfices pour justifier tous vos efforts.

Dans cet article, nous allons exposer comment évaluer le prix de vos projets d’impression 3D.

Combien coûte en électricité faire fonctionner une imprimante 3D ?

Une imprimante 3D utilisant 30A 12V consomme au maximum 360 watts (Puissance = Courant x Tension). Une imprimante avec un plateau chauffant à 205 degrés Celsius et un lit chauffé à 60 degrés Celsius utilise 70 watts par heure, ce qui équivaut à 0,7 kWh pour une impression de 10 heures. Les imprimantes 3D typiques fonctionnent huit heures ou plus par jour. Les imprimantes à filament FDM fonctionnent pendant 2 à 3 jours, ce qui signifie que l’imprimante fonctionne en continu pendant plus de 24 heures. L’imprimante 3D moyenne consomme 50 watts par heure. En raison de la nature continue de l’impression FDM, beaucoup d’énergie est consommée. Cela peut entraîner une facture d’électricité élevée. D’autres imprimantes nécessitent 120 volts pour chauffer leurs plateaux d’impression. Par conséquent, il faut une alimentation de 600 watts par heure pour chauffer et atteindre le plateau.

Taux de main-d’œuvre

Pour commencer, vous devez déterminer la valeur de votre temps. En fonction de votre niveau de compétence, cela peut varier de 10 à 50 $ (ou plus !). De plus, vous devriez tenir compte de l’offre et de la demande et voir ce que les autres facturent dans votre secteur. Il peut être difficile de facturer plus de 20 $/heure à moins de pouvoir le justifier.

Taux de l’imprimante

En raison de la lenteur de l’impression 3D, même de petits changements dans le taux horaire de votre imprimante auront un impact significatif sur votre devis. Beaucoup de gens sont surpris par la faiblesse de ce chiffre en général. Par exemple, il n’est pas rare de facturer 3 $ par heure pour vos imprimantes. Je recommande de remplir ce poste en dernier lieu, puis d’observer comment cela affecte le prix final de la pièce à mesure que vous l’ajustez. En utilisant cette approche, vous pouvez vous assurer que vos prix sont en ligne avec ce qu’un client pourrait être prêt à payer.

Temps de conception

Chaque fois que vous effectuez des travaux de conception pour un projet, vous devriez déterminer combien de temps il vous faudra pour compléter tout ce modélisme 3D. Vous pourriez trouver cela difficile au début, mais à mesure que vous vous entraînez, vous deviendrez plus habile à faire des estimations de conception. À mesure que votre portefeuille grandit, vous pouvez utiliser des informations réelles provenant de travaux passés pour faire des suppositions éclairées basées sur ce que vous savez maintenant. Vos prix deviendront plus compétitifs à mesure que vous deviendrez plus compétent en modélisation 3D.

Temps de découpage (programmation)

Il est essentiel de prendre en compte le temps nécessaire pour importer votre modèle dans votre trancheur et ajuster les paramètres, que vous ayez conçu le modèle ou que vous l’ayez reçu d’un client. Accordez-vous suffisamment de temps de programmation pour vous assurer que vous pouvez produire une impression de qualité que le client appréciera. Si vos imprimantes ont des profils éprouvés, cela peut prendre moins de 10 minutes. Les modèles de plus grande complexité peuvent nécessiter des heures pendant lesquelles divers paramètres sont ajustés.

Temps d’impression

Pour planifier et informer votre client des délais, il est impératif que vous estimiez le temps d’impression avec précision. Rien n’attriste plus un client que de découvrir que ses objets prendront une semaine de plus que prévu. Si votre client vous fournit un fichier à l’avance, vous pouvez le déposer dans votre trancheur et obtenir une estimation rapidement. Vous pouvez estimer en vous basant sur des projets similaires que vous avez réalisés dans le passé si vous n’avez pas accès au fichier. Pour une estimation plus précise, vous pouvez également utiliser des sites de partage de fichiers et des éléments similaires que d’autres ont réalisés pour vous.

Temps de post-traitement

Souvent, même lorsque votre imprimante a terminé, votre projet est encore incomplet. Il n’est pas toujours nécessaire d’enlever tous les supports, tandis que d’autres fois, vous devrez peut-être peindre et poncer pendant des heures. Chaque projet variera à cet égard, mais il est important de garder cette étape à l’esprit. C’est une erreur courante de ne pas inclure cette partie dans votre devis, car elle dévalorise votre temps.

Coûts de post-traitement des pièces

Après qu’une imprimante a fini d’imprimer une pièce, des coûts de post-traitement sont encourus. Dans la plupart des cas, il est nécessaire de laisser refroidir la pièce puis de la retirer de la surface d’impression avec une spatule. Si des marques ont été laissées sur une pièce avec un support ou une rade, nous devons les enlever soigneusement.

La meilleure finition peut également être obtenue en utilisant une lime, un couteau pour retirer les morceaux de plastique restants et les imperfections. De plus, il est possible de post-traiter la pièce avec des techniques plus avancées, comme le ponçage, la peinture, la couverture avec de l’époxy, le collage, etc. Les possibilités de post-traitement sont infinies, mais toutes nécessitent beaucoup de temps de la part de la personne responsable.

Coût divers

Toute information qui ne rentre dans aucune autre catégorie sera rassemblée ici. Tout un tas de fixations ou d’inserts à chaud pourraient être utilisés pour le projet. Bien que certains projets n’aient pas besoin de finitions finales, garder cela à l’esprit vous empêchera d’oublier des éléments importants.

Coûts d’impression horaires

Les coûts d’impression horaires sont l’un des facteurs les plus importants à considérer lors de l’estimation du coût de l’impression 3D. Dans ces coûts, nous incluons tous les coûts proportionnels au nombre d’heures que la machine imprime notre pièce. Cela inclut :

Coût d’amortissement de la machine. Pour calculer le coût d’utilisation de tout équipement, il est courant d’utiliser l’amortissement ou la dépréciation, en supposant que nous usons ou consommons l’équipement à mesure que nous l’utilisons. Une autre façon de penser à l’amortissement est de diviser le coût total de l’équipement entre les pièces que nous allons fabriquer avec, de sorte qu’après un certain temps nous l’avons « amorti ». Pour calculer l’amortissement, divisez le prix de l’imprimante par le nombre d’heures qu’elle sera utilisée jusqu’à ce qu’elle soit amortie.

Coût de l’électricité. Les propriétaires d’imprimantes 3D sont souvent préoccupés par la consommation d’énergie de leurs imprimantes, cependant, la vérité est que l’électricité est l’un des coûts les moins élevés lors du calcul du coût d’impression en 3D. En fonction de nos calculs (le kWh à 0,15€ et une imprimante qui consomme 500W), le prix est seulement de 8 centimes d’euro par heure.

Coût de l’opérateur. Il s’agit du coût d’avoir une personne surveillant l’impression. Cela n’est pas pertinent pour une entreprise qui n’est pas exclusivement dédiée à l’impression 3D, car les imprimantes sont autonomes et peuvent imprimer sans supervision constante. Le coût le plus significatif est cependant la main-d’œuvre, car nous avons un seul employé constamment disponible pour mettre en place, retirer, entretenir et surveiller toutes les imprimantes.

Coût de maintenance

Il est parfois négligé que la maintenance est une partie importante du fonctionnement des imprimantes 3D. En tant que système mécanique, les imprimantes nécessitent une maintenance périodique, tout comme les voitures et les machines CNC.

Souvent, les pièces mobiles de la machine doivent être nettoyées et graissées, des composants comme la surface d’impression ou l’extrudeuse doivent être renouvelés ou des composants endommagés doivent être remplacés. L’imprimante peut être entretenue par la personne responsable ou par le fabricant, qui propose des plans de maintenance et de garantie.

Coûts des erreurs

Peu importe à quel point votre imprimante 3D est bonne, vous devez parfois jeter des pièces en raison d’erreurs d’impression, de bourrages, d’erreurs de lamination, de manque de filament…

Les imprimantes ont parcouru un long chemin et deviennent plus fiables et faciles à utiliser, mais il y aura toujours un taux d’erreurs lors de l’impression, surtout lorsque vous ne passez pas assez de temps à les entretenir. La lamination contribue également à de nombreuses erreurs. Nous décidons généralement de l’orientation optimale d’impression lorsque nous voyons une pièce, puis nous la faisons imprimer. Certains détails ne s’impriment pas correctement avec cette orientation, ou avec les paramètres de lamination que nous avons sélectionnés, donc nous devons répéter l’impression avec une configuration différente.

Coût de formation

La formation est un autre coût souvent négligé, mais elle est très importante si nous voulons maximiser les avantages de l’impression 3D dans notre entreprise.

Dans un monde idéal, les employés devraient être formés sur la façon d’exploiter la technologie, depuis la phase de conception pour l’impression 3D jusqu’à l’opération et la maintenance des machines. Il existe de nombreuses entreprises et formateurs qui proposent des cours en ligne et en personne, et de plus en plus de fabricants d’imprimantes offrent des cours d’introduction lors de l’achat de la machine.

Pourcentage de profit supplémentaire

Ce qui est généralement la dernière étape du calcul du prix d’une impression 3D est d’ajouter un certain pourcentage au prix du matériel, du temps d’impression et du travail manuel combinés. Par exemple, si le coût du matériel, du temps d’impression et du travail manuel est de 20 $ et que votre pourcentage de majoration est de 10 %, le prix total d’une impression serait de 22 $.

Comment calculez-vous le coût des matériaux pour l’impression 3D ?

Dans l’impression 3D, c’est un coût récurrent majeur. Dans une large mesure, la qualité du matériau d’impression détermine le résultat du modèle 3D. Voyons certains des matériaux d’impression les plus populaires.

Coût des matériaux d’impression FDM

Les imprimantes FDM utilisent des filaments thermoplastiques. Dans l’impression, les filaments sont sélectionnés en fonction de leur résistance, de leur flexibilité et des conditions d’utilisation. Le prix de ces filaments est déterminé par la qualité du filament.

Les filaments les plus populaires sont le PLA, l’ABS et le PETG. Ils sont utilisés par la plupart des amateurs de FDM en raison de leur prix abordable (environ 20 à 25 $ par bobine). Il existe plusieurs options de couleur disponibles. Le PLA est l’un des filaments les plus faciles à imprimer, mais il peut présenter l’inconvénient d’être trop fragile ou faible pour certaines applications. Les pièces peuvent être renforcées grâce à des paramètres tels que la densité de remplissage, le nombre de parois périphériques ou même la température d’impression. Nous pouvons passer à des matériaux plus résistants si cela ne fournit pas assez de solidité. Des filaments spécialisés tels que ceux en bois, lumineux dans le noir, Amphora, flexibles (TPU, TCU), etc., sont également disponibles. Ces filaments sont utilisés pour des projets spéciaux nécessitant ces types de matériaux, et leurs prix sont au-dessus de la gamme moyenne. Nous avons également des filaments de haute qualité comme les filaments métalliques, en fibre et PEEK. Ce sont des filaments coûteux utilisés dans des situations où la qualité et la résistance du matériau sont cruciales. Les prix varient de 30 à 400 $ par kilogramme.

Coût des matériaux d’impression SLA

Les imprimantes SLA utilisent de la résine photopolymère comme matériau d’impression. La résine est un polymère liquide qui durcit lorsqu’il est exposé à la lumière UV. Il existe de nombreux types de résines, allant des résines standard d’entrée de gamme aux résines haute performance, voire aux résines dentaires utilisées par les professionnels. Parmi les résines les plus populaires sur le marché, on trouve l’Anycubic Eco Resin et l’Elegoo Water Washable Resin. Ces résines permettent au matériau de durcir rapidement, permettant ainsi une impression plus rapide. L’acheteur peut également choisir parmi une variété de couleurs. Les prix varient de 30 à 50 $ par litre. Il existe également des résines pour des applications spéciales telles que l’impression 3D dentaire et la céramique. Les résines peuvent être utilisées pour imprimer tout, des couronnes dentaires aux pièces 3D infusées de métal. Le coût de ces résines peut varier de 100 à 400 $ par litre.

Coût des matériaux d’impression SLS

Les médias en poudre sont utilisés par les imprimantes SLS. La poudre d’impression standard pour une imprimante SLS est le nylon PA12, qui coûte entre 100 et 200 $ par kg. Les coûts de la poudre peuvent atteindre jusqu’à 700 $ par kg pour les imprimantes SLS métalliques, en fonction du type de métal.

Combien coûtent les consommables pour l’impression 3D ?

L’électricité, les coûts de maintenance, etc., contribuent également au prix du modèle 3D. Les coûts sont déterminés par la taille de l’imprimante, la fréquence d’impression et le temps moyen de fonctionnement. Voici quelques consommables pour ces imprimantes.

Coût des pièces consommables FDM

Les imprimantes FDM contiennent de nombreuses pièces mobiles, donc de nombreuses pièces doivent être changées et entretenues régulièrement pour assurer le bon fonctionnement des machines. L’une de ces pièces est le plateau d’impression.

Le plateau d’impression est l’endroit où le modèle est assemblé. Pour garantir que le modèle adhère bien au plateau d’impression pendant l’impression, le plateau est recouvert d’un adhésif. Cet adhésif peut être du ruban de l’imprimante ou un type spécial de ruban connu sous le nom de ruban Kapton.

Le coût moyen du ruban pour imprimante est de 10 $. Beaucoup de gens utilisent des bâtons de colle pour une bonne adhérence du plateau.

Vous pouvez aussi choisir une Surface Magnétique Flexible qui offre une excellente adhérence sans nécessiter de substances supplémentaires. Lorsque j’ai obtenu la mienne, j’ai été surpris de son efficacité par rapport au plateau d’origine.

Une autre pièce nécessitant un entretien périodique est la buse. En raison de la chaleur extrême qu’elle subit, la buse doit être changée tous les 3 à 6 mois pour éviter une mauvaise qualité d’impression et des erreurs d’impression.

Une autre pièce est la courroie de synchronisation. C’est une pièce importante qui entraîne la tête d’impression, il est donc nécessaire de la mettre à niveau et de la changer pour éviter la perte de précision. Le prix moyen d’une nouvelle courroie est de 10 $, bien qu’elle ne nécessite pas de remplacement fréquent.

Coût des pièces consommables SLA

Pour les imprimantes SLA, la maintenance implique souvent de nettoyer les sources lumineuses avec une solution d’alcool pour éviter les accumulations de saleté qui peuvent réduire la qualité de la lumière. Mais certaines pièces doivent encore être vérifiées ou remplacées périodiquement.

Le film FEP en fait partie. Le film FEP est un film antiadhésif qui permet à la lumière UV de durcir la résine liquide sans qu’elle adhère au réservoir. Le film FEP doit être remplacé lorsqu’il est plié ou déformé. Le prix pour un paquet de films FEP est de 20 $.

L’écran LCD de l’imprimante doit également être remplacé car le niveau intense de chaleur et les rayons UV l’endommagent après un certain temps. Le temps recommandé pour changer l’écran est tous les 200 heures de fonctionnement.

Avec les nouvelles sorties et les développements des imprimantes 3D, il existe désormais un écran LCD monochrome qui peut durer environ 2 000 heures sans avoir besoin d’être remplacé. C’est pourquoi il est parfois judicieux d’investir dans des imprimantes 3D un peu plus coûteuses.

Coût des pièces consommables SLS

Les imprimantes SLS sont des machines complexes et coûteuses avec des pièces haute puissance, telles que des lasers. La maintenance de ces machines est mieux assurée par des professionnels qualifiés, ce qui peut être très coûteux.

Pour maintenir les imprimantes en bon état, une maintenance préventive périodique telle que le nettoyage, la lubrification et l’étalonnage doit être effectuée régulièrement. Cela peut augmenter les coûts de main-d’œuvre.

Mon expérience personnelle montre que même le dépannage peut prendre beaucoup de temps si quelque chose ne va pas ou si vous mettez à jour quelque chose sans suivre attentivement un tutoriel.

Combien coûte une imprimante 3D ?

Le coût de l’impression 3D est en grande partie déterminé par le prix d’achat de l’imprimante 3D.

Voyons les coûts de certaines des technologies d’impression les plus populaires à différents niveaux de prix.

Imprimantes FDM 3D

Les imprimantes FDM sont parmi les plus populaires sur le marché en raison de leur coût bas. Les modèles économiques comme l’Ender 3 V2 commencent à 270 $. Ce prix relativement bas le rend populaire auprès des amateurs, des étudiants et même des professionnels du domaine de l’impression 3D.

Les imprimantes FDM économiques produisent une bonne qualité d’impression pour le prix, mais pour des impressions plus professionnelles, il vous faudra passer à une imprimante de bureau plus coûteuse. La Prusa MK3S en est un exemple.

Prix à 1 000 $, elle se situe entre coût et performance, offrant un volume d’impression plus grand et une qualité d’impression professionnelle à un prix raisonnable.

Des imprimantes FDM industrielles de grand volume comme la BigRep ONE V3 de Studio G2 sont disponibles, mais le prix de 63 000 $ est certain de les mettre hors de portée de la plupart des consommateurs.

Elle a un volume de construction de 1005 x 1005 x 1005 mm, pesant environ 460 kg. Ce n’est bien sûr pas une imprimante 3D habituelle, comparée au volume de construction standard de 220 x 220 x 250 mm.

Imprimantes SLA & DLP 3D

Les imprimantes à résine comme les SLA et DLP sont utilisées par ceux qui souhaitent une qualité d’impression et une vitesse légèrement meilleures que celles offertes par les imprimantes FDM.

Les imprimantes SLA bon marché comme l’Anycubic Photon Zero ou la Phrozen Sonic Mini 4K sont disponibles dans la gamme de 150 à 200 $. Ces imprimantes sont des machines simples destinées aux débutants.

Pour les professionnels, des unités de bureau comme le Peopoly Phenom sont disponibles au prix impressionnant de 2 000 $.

Une autre imprimante SLA respectable est l’Anycubic Photon Mono X, avec un volume de construction de 192 x 112 x 245 mm, à un prix bien inférieur à 1 000 $.

Des imprimantes comme celle-ci sont utilisées pour créer des impressions fines et détaillées de grande taille que les modèles économiques ne peuvent pas gérer.

Imprimantes SLS 3D

Les imprimantes SLS sont les plus chères de cette liste. Elles coûtent plus cher que les imprimantes 3D moyennes avec des unités d’entrée de gamme comme la Formlabs fuse coûtant 5 000 $. Ces unités coûteuses peuvent même ne pas être capables de suivre les exigences de l’impression industrielle. Les modèles à grande échelle comme le Sintratec S2 sont idéaux pour cela avec une fourchette de prix d’environ 30 000 $.

L’impression 3D est-elle bon marché ou coûteuse ?

L’impression 3D est-elle peu coûteuse ?

Le hobby de l’impression 3D n’est plus coûteux ou de niche. Au cours de la dernière décennie, les avancées dans la fabrication additive ont considérablement réduit le coût de l’impression 3D. Pour environ 200 dollars, vous pouvez obtenir une imprimante 3D économique.

Le prix de l’impression 3D est affecté par la taille, la complexité et l’objectif du modèle une fois que vous avez une imprimante 3D. Dans de nombreux cas, ces facteurs déterminent le type d’imprimante, la technologie d’impression et les matériaux à utiliser.

Même si les grandes imprimantes 3D sont idéales pour des impressions de grande taille, vous pouvez en fait séparer les modèles, les disposer sur le plateau de construction, puis les coller ensemble par la suite.

Chez les amateurs d’impression 3D, en particulier pour les modèles de personnages et les figurines, c’est une pratique assez courante.

À l’extrémité économique du spectre se trouvent des technologies comme les imprimantes FDM et SLA à résine. En raison de leur relative accessibilité et de leur simplicité, ces imprimantes sont populaires auprès des débutants. Elles sont généralement utilisées à des fins esthétiques plutôt qu’à des fins fonctionnelles.

Ces modèles économiques peuvent produire une qualité d’impression assez bonne. La NASA a même utilisé ces imprimantes pour créer des modèles fonctionnels à bord des vaisseaux spatiaux pour les astronautes. Cependant, la qualité ne peut être que limitée.

Si vous voulez une meilleure qualité, vous devrez probablement mettre à niveau votre imprimante.

Pour des applications industrielles et fonctionnelles, de meilleurs matériaux et une précision plus élevée sont nécessaires. À ce niveau, des imprimantes haut de gamme comme les SLS sont utilisées. Vous obtenez des impressions de haute qualité avec une grande précision et précision avec ces imprimantes.

Leurs prix sont généralement hors de portée du consommateur moyen.

Dans les bonnes applications industrielles, l’impression FDM est définitivement utile, allant jusqu’à poser du béton pour la construction de maisons.

Les consommables ajoutent également au coût des modèles 3D. Les coûts récurrents comprennent les matériaux d’impression, les mises à jour, les remplacements, l’électricité et les coûts de finition tels que les revêtements en spray ou le papier de verre.

Les consommables pour les technologies d’impression de haut niveau coûtent plus cher que ceux pour leurs équivalents économiques.

Pour les amateurs qui impriment des modèles à domicile, une imprimante 3D de bureau économique sera probablement adéquate.

Leurs matériaux d’impression sont bon marché, ils nécessitent seulement une quantité minimale de consommables comme l’électricité et ils sont très faciles à utiliser.

Maintenir les prix bas nécessite d’obtenir une imprimante 3D de haute qualité, ce qui peut coûter un peu plus cher que ces options très économiques.

L’impression 3D est-elle rentable pour fabriquer des objets ?

Fabriquer des objets avec l’impression 3D est rentable. Les modèles ou objets courants peuvent être facilement fabriqués et personnalisés avec une imprimante 3D. En conséquence, cela aide à réduire le coût de ces objets et à rationaliser la chaîne d’approvisionnement. Ils sont particulièrement rentables si vous les combinez avec des compétences en CAO.

Cependant, l’impression 3D ne se prête pas bien à l’échelle. Actuellement, l’impression 3D n’est rentable par rapport aux méthodes traditionnelles que pour la fabrication d’objets petits en petites séries en raison des limitations technologiques actuelles.

La rentabilité de l’impression 3D diminue à mesure que les modèles augmentent en taille et en quantité.

En termes d’impression 3D et de son effet sur les industries, un fait très intéressant est la manière dont elle a pris le contrôle du marché des aides auditives.

Pour des objets spécialisés pouvant être personnalisés pour chaque individu, l’impression 3D est parfaite. Plus de 90 % des aides auditives fabriquées aujourd’hui sont réalisées à l’aide d’imprimantes 3D depuis que l’impression 3D a été adoptée dans l’industrie des aides auditives.

L’industrie des prothèses a également fait d’énormes progrès, en particulier pour les enfants et les animaux.

Selon l’industrie, l’impression 3D peut être un moyen très rentable et rapide de fabriquer de nombreux objets. À mesure que la technologie avance dans la numérisation 3D et les logiciels, le processus de création de designs devient beaucoup plus facile.

Avec des centaines d’imprimantes 3D industrielles pour les affaires et la fabrication, il n’est pas facile de trouver celle qui correspond le mieux à vos besoins. Que vous achetiez votre première imprimante ou votre dixième, évaluer les dernières technologies et les nouvelles entreprises peut être un défi.

Votre première étape doit être de comprendre vos besoins, puis de vous renseigner sur la technologie d’impression 3D, et enfin de réduire votre recherche pour sélectionner les fabricants. De plus, vous devrez demander et évaluer des impressions échantillons, comprendre les facteurs qui influencent le coût, et créer un argumentaire pour la direction.

Planifiez l’achat de votre imprimante 3D en fonction d’un business case

Découvrez pourquoi vous voulez une imprimante avant de décider laquelle acheter. Quels besoins commerciaux l’impression 3D va-t-elle satisfaire, quels objectifs stratégiques l’impression 3D aidera-t-elle votre entreprise à atteindre, ou quelles nouvelles opportunités l’impression 3D présentera-t-elle à votre entreprise ? Reliez ces besoins au plan stratégique global de votre entreprise et détaillez-les clairement dans une proposition d’impression 3D conçue pour attirer l’attention de la direction. Considérez ces questions lorsque vous déterminez vos objectifs d’achat d’imprimante.

Souhaitez-vous acheter une imprimante 3D pour :

• réduire les coûts de prototypage ou d’outillage ?
• accélérer les itérations de prototypage ou les impressions de pièces de production ?
• produire des pièces de rechange sur place, au moment du besoin ?
• améliorer votre efficacité de production globale ?
• obtenir un avantage concurrentiel en mettant de nouveaux produits sur le marché plus rapidement ?
• imprimer des pièces uniques qui ne peuvent être fabriquées autrement ?
• réduire les coûts ou les déchets de matériaux ?
• garder le développement de votre propriété intellectuelle en interne ?
• offrir des produits personnalisés aux clients (par exemple dans le secteur de la santé ou des produits de consommation) ?

Pour établir vos critères de sélection de l’imprimante, vous devez déterminer quels besoins commerciaux votre imprimante satisfera. Vous pourriez découvrir en cours de route des imprimantes et des matériaux qui vous aideront à résoudre des problèmes que vous ne saviez pas avoir et ouvrir la porte à de nouvelles opportunités que vous n’aviez pas imaginées.

Voici comment les entreprises tirent parti de l’impression 3D aujourd’hui

Il est utile de trouver des entreprises qui ont rencontré les mêmes défis d’achat d’imprimante que vous pour mieux définir vos besoins. Les études de cas sont un excellent moyen d’apprendre comment des entreprises similaires ont pris leurs décisions d’achat. Vous pouvez trouver des études de cas sur les sites web des fabricants, bien qu’elles puissent être un peu biaisées.

Engagez un consultant pour vous aider avec l’impression 3D

Le processus n’a pas à être réalisé uniquement par vous. En plus des revendeurs d’imprimantes, des consultants en impression 3D sont disponibles pour vous guider dans le processus d’évaluation de vos besoins et d’évaluation de vos options.

De nombreux fabricants d’imprimantes ont créé des filiales de conseil, telles que Additive Minds 3D Printing Consulting par EOS et AddWorks par GE. De plus, les suspects habituels du conseil en affaires, tels que Deloitte, PwC et EY, fournissent des experts en fabrication additive, ainsi que des recherches et des sommets industriels utiles.

Il existe également un certain nombre de petites entreprises de conseil indépendantes spécialisées dans des secteurs (tels que la santé et l’automobile) ou des applications (comme les prototypes, les pièces de rechange en métal, etc.) qui relèvent du spectre de la fabrication additive.

Ce que vous devez savoir avant d’acheter une imprimante 3D

Au fil des années, la technologie d’impression 3D, les matériaux et les logiciels ont évolué continuellement. Même si vous avez une solide base de connaissances, restez à jour.

Types d’imprimantes 3D

Vous ne savez peut-être pas encore quel type est le mieux adapté à vos besoins, donc vous devez vous familiariser avec les différents types de technologies d’impression 3D.

Types de matériaux

Il existe une large gamme de matériaux que vous pouvez imprimer en 3D, allant du titane au papier et tout ce qu’il y a entre les deux. Consultez ces articles pour voir ce qui est le plus couramment imprimé avec quels matériaux. Vous devez également vous familiariser avec le coût général des matériaux, qui peut varier considérablement, et si vous souhaitez une imprimante qui utilise des matériaux tiers ou uniquement ceux du fabricant.

Types de logiciels pour la conception et l’impression numériques

Bien que vous puissiez déjà être familier avec la gamme de logiciels utilisés pour la conception numérique, tels qu’AutoCAD et SolidWorks, l’impression 3D a certaines applications et formats de fichiers uniques à maîtriser si vous souhaitez tirer le meilleur parti de vos impressions.

Les principales marques d’imprimantes 3D professionnelles et industrielles

Il n’y a plus de distinction claire entre une imprimante 3D pour les consommateurs et celle utilisée dans un environnement professionnel ou industriel. De nombreux fabricants d’imprimantes populaires auprès des consommateurs, y compris Ultimaker et Formlabs, ont évolué vers les marchés professionnels tout en conservant leur facilité d’utilisation. Les avancées technologiques ont également permis aux imprimantes puissantes de prendre moins de place. En résumé, restez flexible.

Dans certains rapports industriels, tout ce qui coûte moins de 5 000 dollars n’est pas considéré comme une machine « industrielle », mais cela peut être trompeur. Les étiquettes telles qu’industrielles ou professionnelles ne reflètent pas nécessairement les normes de l’industrie, les capacités ou les niveaux de fonctionnalités, donc n’hésitez pas à être sceptique quant à leurs applications.

Lorsque vous affinez votre recherche d’imprimantes en utilisant des critères détaillés sur ce dont vous avez besoin, vous êtes susceptible de trouver une large gamme de points de prix pour les imprimantes provenant d’une longue liste de fabricants.

Voici comment demander une impression échantillon fiable

Vous ne pourrez peut-être pas voir une grande machine industrielle en action sans visiter le fabricant, un client ou un salon professionnel, mais vous pouvez toujours demander des impressions échantillons.

Demandez aux fabricants d’imprimer un échantillon d’une pièce représentative de vos besoins d’impression typiques, et résistez aux fabricants qui tentent de dicter votre impression échantillon. Assurez-vous de demander un échantillon d’impression qui reflète avec précision la complexité et le matériau des pièces que vous souhaitez imprimer. Lorsque vous comparez différents modèles du même fabricant, demandez la même impression pour les deux machines (si possible).

Vous êtes prêt à partir si vous avez déjà un modèle CAO de votre pièce. Vous devrez peut-être engager une entreprise de design industriel pour scanner votre pièce et créer un fichier numérique si elle n’existe pas numériquement.

Le fabricant devrait vous fournir un rapport indiquant exactement combien de temps la pièce a pris pour être complétée, quel post-traitement a été nécessaire (le cas échéant) et combien de matériau a été utilisé. En utilisant ces informations, vous pouvez estimer 1) combien d’imprimantes vous avez besoin pour atteindre vos objectifs de production, 2) combien de coûts de matériaux vous devez budgéter, et 3) quel équipement supplémentaire vous pourriez nécessiter.

Testez votre pièce échantillon

Examinez la fonctionnalité, le poids, la sensation et la résistance de vos impressions, ainsi que toutes les autres caractéristiques critiques pour vos besoins. Vous pouvez également la partager avec le personnel qui travaillera dessus pour obtenir leur retour. Comparez les pièces échantillons de plusieurs fournisseurs et soumettez-les aux mêmes tests et évaluations.

Dépenses non anticipées

Pour prendre une décision d’achat éclairée, il est important de savoir comment calculer le coût total d’une imprimante 3D. Le prix affiché de votre machine n’est qu’un facteur à considérer.

Lors de l’estimation du montant de votre investissement final, prenez en compte les coûts de :

• l’imprimante
• les matériaux, y compris si vous êtes contraint d’acheter des matériaux auprès du fabricant ou si vous pouvez acheter des matériaux tiers
• l’équipement supplémentaire requis, tel qu’un four pour frittage des pièces métalliques ou une station de lavage et de durcissement pour les pièces en résine
• l’équipement optionnel, tel qu’un système de surveillance des impressions
• un espace de production, qui peut nécessiter une ventilation spéciale, des éviers, des tables, etc.
• les abonnements logiciels en plus des programmes de conception et de découpe standard, qui peuvent inclure des logiciels de simulation
• la formation du personnel, y compris les designers, les ingénieurs et les machinistes
• l’installation et la maintenance, y compris les frais de déplacement si le revendeur est éloigné

Les matériaux peuvent considérablement augmenter votre budget d’impression 3D. Pour de nombreuses raisons, il est normal de sous-estimer combien d’impressions vous effectuerez. Une impression finale satisfaisante nécessitera beaucoup d’expérimentation. Le processus de fabrication additive est complexe et implique de nombreuses variables. Malgré l’optimisation de votre conception numérique et les tests avec un logiciel de simulation, de petites incohérences dans la finition de surface ou les matériaux peuvent affecter votre impression finale. De plus, des effets imprévisibles peuvent toujours se produire pendant le processus d’impression.

Découvrez à quelle fréquence les imprimantes échouent en parlant avec le fabricant.

Une autre raison pour laquelle vous pourriez sous-estimer vos coûts de matériaux est que vous pourriez découvrir que l’impression 3D a plus d’applications que prévu initialement. Certaines entreprises achètent des imprimantes 3D pour produire des prototypes et réalisent ensuite ses avantages pour les pièces d’utilisation finale, telles que les outils et les dispositifs, ou même les pièces de production.

Le prix des imprimantes 3D industrielles est en baisse à mesure que de plus en plus d’entreprises entrent sur le marché. De plus, gardez à l’esprit que le prix et la taille ne reflètent pas toujours la qualité, alors comparez une variété de machines.

Où est le meilleur endroit pour acheter ?

Au cours de votre processus de décision pour l’achat d’une imprimante, vous avez probablement travaillé directement avec les fabricants. À un moment donné, ils peuvent vous orienter vers un revendeur local qui s’occupera des achats, de l’installation, de la formation, de la maintenance, des fournitures, etc. De plus, vous pouvez acheter des machines qui relient les catégories de consommation et professionnelle, et qui ne nécessitent pas d’installation ou de service, par l’intermédiaire de divers revendeurs et vendeurs en ligne, y compris Dynamism, iMakr et MatterHackers.

Il peut y avoir peu de revendeurs disponibles pour les machines plus grandes, donc il est important de savoir à quoi s’attendre d’eux. Par exemple :

• Quelle est leur connaissance de la machine ?
• Quand aura lieu l’installation initiale ?
• Offrent-ils une formation ?
• Quel est le délai de réparation ?
• Est-il possible de regrouper des éléments supplémentaires avec l’imprimante (logiciels, équipements de post-traitement, formation) pour rendre l’offre plus attractive ?

Il est courant que les fabricants d’imprimantes aient plusieurs revendeurs spécialisés dans différents secteurs, tels que l’enseignement supérieur, le secteur dentaire et les hôpitaux, qui nécessitent des connaissances spécifiques.

Les revendeurs des fabricants d’imprimantes soumettront des offres sur la même proposition si votre entreprise ou votre bureau d’achats gouvernemental exige plusieurs offres pour des équipements majeurs. Les revendeurs peuvent négocier leurs propres prix avec les fabricants, mais leurs marges bénéficiaires peuvent être réduites ou ils peuvent regrouper d’autres éléments ou services pour rendre leurs offres plus attractives.

Les fabricants proposent également aujourd’hui des options de location au lieu d’achat comme alternative au financement.

Le processus de moulage à la cire perdue, également connu sous le nom de moulage de précision ou de moulage à la cire perdue, implique la formation d’un moule en céramique à partir d’un modèle en cire. Les modèles en cire sont fabriqués dans la forme exacte de l’article à couler. La cire est ensuite recouverte de céramique réfractaire. Une fois que le matériau céramique durci a été retourné, la cire fond et s’évacue. Les coquilles céramiques durcies deviennent des moules d’investissement jetables. Le métal en fusion est versé dans le moule et laissé refroidir. Le moulage métallique est ensuite retiré du moule usagé. Le processus de « moulage » (enfermement) d’un modèle avec des matériaux réfractaires est appelé moulage à la cire perdue. Les avantages du moulage à la cire perdue par rapport à d’autres méthodes de moulage incluent des détails fins et des finitions de surface excellentes en l’état. Il est également possible de réaliser des pièces moulées avec des parois fines et des passages internes complexes. Le moulage à la cire perdue ne nécessite pas de dépouille, contrairement au moulage au sable.

La qualité du processus peut produire des pièces moulées nettes ou presque nettes, entraînant des économies importantes sur les coûts de matériel, de main-d’œuvre et d’usinage pour le client. Il peut être réalisé avec la plupart des métaux courants, tels que l’aluminium, le bronze, le magnésium, l’acier au carbone et l’acier inoxydable. Des pales de turbines, des équipements médicaux, des composants d’armes à feu, des engrenages, des bijoux, des têtes de clubs de golf et de nombreux autres composants de machines complexes sont fabriqués par moulage à la cire perdue.

Une description du processus de moulage à la cire perdue

Il y a plusieurs étapes impliquées dans le processus de moulage à la cire perdue : construction du moule, fabrication du modèle en cire, création du moule en céramique, coulée, solidification, débourrage et nettoyage.

Construction du moule en métal

Dans le moulage à la cire perdue, le modèle en cire et le moule en céramique sont détruits, donc chaque moulage nécessite un nouveau modèle en cire. Les modèles en cire doivent être fabriqués à partir de moules ou de matrices, sauf si le moulage à la cire perdue est utilisé pour produire un très petit volume (comme pour des œuvres artistiques ou des bijoux originaux).

Lors du calcul de la taille du moule maître, il est important de prendre en compte la rétraction du modèle en cire, la rétraction du matériau céramique investi sur le modèle en cire et la rétraction du moulage métallique lui-même.

Production du modèle en cire

Un modèle en cire est toujours nécessaire pour chaque moulage ; chaque moulage a besoin d’un modèle en cire.

Le moule ou la matrice est rempli de cire chaude et laissée à solidifier. Les caractéristiques internes peuvent nécessiter des noyaux. Le modèle en cire est une réplique exacte de la pièce à fabriquer. La cire est utilisée au lieu du métal en fusion dans cette méthode, qui est similaire au moulage sous pression.

Création du moule

Le moule en cire est équipé d’un système de coulée (buée, barres de coulée et réservoirs). Plusieurs modèles en cire sont fixés à un système de coulée central en cire pour former un assemblage en forme d’arbre pour les moulages plus petits. Pour introduire le métal en fusion dans le moule, une coupe de coulée est normalement fixée à l’extrémité des barres de coulée.

Un « arbre de modèles » assemblé est plongé dans une boue de silice à grain fin. Chaque fois qu’il est plongé, plus de boue réfractaire est ajoutée. Lorsque le revêtement réfractaire atteint l’épaisseur désirée, il est laissé sécher et durcir ; le revêtement séché forme une coquille céramique autour des modèles et du système de coulée.

Il est déterminé par la taille et le poids de la pièce moulée, ainsi que la température de coulée du métal. Les parois ont généralement une épaisseur de 0,375 pouces (9,525 mm). Le moule en céramique durci est placé dans un four et chauffé jusqu’à ce que la cire fonde et s’évacue. En conséquence, une coquille céramique creuse est créée.

Coulée

Un moule en céramique est chauffé entre 1000°F et 2000°F (550°C et 1100°C). Le chauffage renforce encore le moule, élimine toute cire ou impuretés restantes et évapore l’eau du matériau du moule.

Tandis qu’il est encore chaud, le métal en fusion est versé dans le moule – le métal liquide s’écoule dans la coupe de coulée, à travers le système de coulée central et dans chaque cavité du moule. Le métal s’écoule facilement à travers les sections fines et détaillées en raison du moule préchauffé. À mesure que le moule et le moulage se refroidissent et rétrécissent ensemble, le moulage présente une meilleure précision dimensionnelle.

Refroidissement

Après que le métal a été versé dans le moule, il refroidit et se solidifie. Le temps nécessaire pour qu’un moule refroidisse en un état solide dépend du matériau utilisé et de l’épaisseur du moulage.

Débourrage

À mesure que le moulage se solidifie, les moules en céramique se décomposent, et le moulage peut être retiré. En général, les moules en céramique sont cassés manuellement ou avec des jets d’eau. En utilisant des méthodes telles que l’impact manuel, la scie, la découpe, la combustion ou la rupture à froid avec de l’azote liquide, les moulages individuels sont séparés de leur système de coulée en arbre.

Finition

Les opérations de meulage ou de sablage sont généralement utilisées pour lisser la pièce aux points de coulée et éliminer les imperfections. Selon le métal dont le moulage a été versé, un traitement thermique peut être employé pour durcir le produit final.

Le meilleur moment pour utiliser le moulage à la cire perdue

En raison de sa complexité et de ses exigences en main-d’œuvre, le moulage à la cire perdue est un processus relativement coûteux – bien que les avantages compensent souvent les coûts. Presque tout métal peut être moulé à la cire perdue. En général, les pièces moulées à la cire perdue sont petites, mais le processus peut être efficacement appliqué à des pièces pesant 75 livres ou plus.

Le moulage à la cire perdue en l’état peut produire des pièces complexes avec d’excellentes finitions de surface. Étant donné que les coquilles céramiques se détachent de la pièce lors du refroidissement, les moulages à la cire perdue ne nécessitent pas de dépouille pour retirer les composants de leurs moules. Grâce à cette caractéristique de production, des moulages avec des angles de 90 degrés peuvent être conçus sans marge de rétrécissement et sans besoin d’usinage supplémentaire. Le moulage à la cire perdue produit des pièces avec une précision dimensionnelle supérieure ; des pièces nettes peuvent souvent être produites, et les formes finies nécessitent souvent peu ou pas d’usinage secondaire. Pour produire des modèles en cire, chaque série de moulage unique nécessite un nouveau moule. Les outils de moulage à la cire perdue peuvent être assez coûteux ; les coûts des outils peuvent varier de 1000 à 10 000 dollars, selon leur complexité.

Pour les commandes en grande quantité, le temps et la main-d’œuvre économisés en éliminant ou réduisant l’usinage secondaire compensent facilement le coût des nouveaux outils. Les investissements dans de petites séries de moulages sont moins susceptibles d’être récupérés. Si vous devez produire plus de 25 pièces, le moulage à la cire perdue est un choix logique.

Il faut généralement 7 jours pour qu’un modèle en cire devienne un moulage complet ; la majorité de ce temps est consacrée à la création et au séchage du moule en céramique. Les moulages peuvent être produits plus rapidement dans certaines fonderies qui disposent d’installations de séchage rapide. La nature laborieuse du moulage à la cire perdue affecte plus que le simple coût. Étant donné que les fonderies de moulage à la cire perdue ont une capacité de production et un équipement limités, les délais de livraison sont généralement longs.

Les logiciels ERP pour l’impression 3D transformeront la fabrication

L’impression 3D, également connue sous le nom de fabrication additive, fait sensation dans le monde de la fabrication. Les fabricants de pointe trouveront l’impression 3D comme un investissement convaincant en raison de sa capacité à s’adapter rapidement à la personnalisation ainsi que de son efficacité économique élevée.

L’augmentation de la sophistication technique nécessite la collecte de renseignements commerciaux précieux ainsi que la surveillance et le contrôle des processus. La construction d’une infrastructure réussie pour les fabricants utilisant l’impression 3D nécessitera des logiciels de planification des ressources d’entreprise (ERP) puissants.

Qu’est-ce que la planification des ressources d’entreprise (ERP) ?

La planification des ressources d’entreprise (ERP) est le processus par lequel les entreprises gèrent et intègrent les éléments clés de leur activité. L’ERP inclut la gestion de la performance de l’entreprise, un logiciel qui aide une organisation à gérer ses finances par la planification, la budgétisation, la prévision et le reporting. Les systèmes de gestion des processus métier relient plusieurs processus et permettent la circulation des données entre eux. Les systèmes ERP éliminent la duplication des informations en regroupant les données transactionnelles partagées d’une organisation provenant de diverses sources dans une base de données unique. De nombreuses entreprises et industries utilisent aujourd’hui des systèmes ERP. L’ERP est aussi nécessaire à ces entreprises que l’électricité pour allumer les lumières.

Les applications ERP aident les entreprises à mettre en œuvre la planification des ressources en intégrant tous les processus nécessaires pour gérer leur activité en un seul endroit. Un système logiciel ERP peut également intégrer la planification, l’achat des stocks, les ventes, le marketing, les finances et les ressources humaines.

Comprendre la planification des ressources d’entreprise

Le système de planification des ressources d’entreprise d’une grande organisation est comme la colle qui lie ensemble ses différents systèmes informatiques. Sans application ERP, chaque département aurait son propre système personnalisé. Avec le logiciel ERP, chaque département conserve son propre système, mais tous peuvent être accessibles avec une seule application.

Les applications ERP permettent également aux différents départements de communiquer et de partager des informations plus facilement avec le reste de l’entreprise. Elles recueillent des informations sur l’activité et l’état des différentes divisions, rendant ces informations disponibles aux autres parties, où elles peuvent être utilisées de manière productive.

En reliant les informations sur la production, les finances, la distribution et les ressources humaines, les applications ERP peuvent aider les entreprises à devenir plus conscientes d’elles-mêmes. Comme les applications ERP intègrent différentes technologies utilisées par les différentes parties d’une entreprise, elles peuvent éliminer les coûts de technologie redondants et incompatibles. Les bases de données clients, les systèmes comptables, les systèmes de contrôle des stocks et les systèmes de suivi des commandes sont souvent intégrés dans un seul système.

Au fil des ans, les modèles ERP ont évolué, passant de logiciels client-serveur traditionnels à des logiciels basés sur le cloud qui peuvent être accessibles à distance.

Avantages de la planification des ressources d’entreprise (ERP)

La planification des ressources d’entreprise (ERP) est utilisée par les entreprises pour diverses raisons, telles que l’expansion des activités, la réduction des coûts et l’amélioration des opérations. Les avantages recherchés et réalisés par une entreprise peuvent différer de ceux réalisés par une autre ; cependant, il y en a quelques-uns qui méritent d’être mentionnés.

L’intégration et l’automatisation des processus métier réduisent les redondances, améliorent la précision et augmentent la productivité. Les efforts des départements aux processus interconnectés peuvent désormais être synchronisés pour obtenir de meilleurs résultats.

Le rapport de données en temps réel à partir d’une source unique peut être bénéfique pour certaines entreprises. Les entreprises ont besoin de rapports précis et complets pour planifier, budgétiser, prévoir et communiquer l’état des opérations à l’organisation et aux parties intéressées, comme les actionnaires.

Les systèmes ERP aident les entreprises à accéder rapidement aux informations pour les clients, les fournisseurs et les partenaires commerciaux, ce qui se traduit par une plus grande satisfaction des clients, des temps de réponse plus rapides et une précision accrue. Les coûts associés diminuent à mesure que l’entreprise fonctionne plus efficacement.

Par conséquent, les employés peuvent mieux voir comment chaque groupe fonctionnel contribue à la vision et à la mission de l’entreprise ; une main-d’œuvre nouvellement synergisée peut améliorer la productivité et la satisfaction des employés. De plus, les employés sont libérés des tâches manuelles et banales, ce qui leur permet de consacrer plus de temps à des tâches significatives.

Quels sont les avantages d’un ERP ?

Disposer d’un système ERP moderne permet une communication fluide dans toute l’organisation, ce qui augmente les synergies entre les lignes d’activité, améliore l’efficacité des processus rationalisés et rend les informations facilement disponibles pour ceux qui en ont besoin ; et réduit les coûts associés aux technologies obsolètes. L’adoption d’un ERP peut être coûteuse, mais le retour sur investissement (ROI) peut être rapidement réalisé. De toute évidence, les avantages réalisés (par exemple, une productivité accrue et des coûts administratifs réduits) peuvent largement dépasser les coûts de mise en œuvre d’un ERP.

Que doit inclure un système ERP ?

Les composants d’un système ERP dépendent des besoins de l’organisation. Cependant, il existe quelques caractéristiques clés que chaque système ERP doit avoir. Un système ERP doit être automatisé – pour réduire les erreurs – et flexible, afin de pouvoir être modifié à mesure que l’entreprise se développe ou change. Les appareils mobiles devenant de plus en plus populaires, les plateformes ERP doivent permettre aux utilisateurs d’y accéder via des appareils mobiles. Enfin, un système ERP doit fournir un moyen d’analyser et de mesurer la productivité. Le système peut être intégré à d’autres outils pour améliorer les capacités de l’entreprise.

L’avenir de la fabrication additive sera façonné par les ERP

Une compréhension approfondie du marché de l’impression 3D nécessitera l’utilisation de l’exploration de données abondante et des informations. Les systèmes ERP seront nécessaires pour acquérir ces données et offrir aux entreprises les avantages concurrentiels dont elles ont besoin pour diriger l’industrie. L’impression 3D obligera les entreprises à intégrer les ERP pour comprendre le coût total des ressources, y compris les heures de travail, les matériaux, et même les ventes et le marketing.

Les systèmes ERP intégrés, comme le logiciel ERP Layers app, collectent des informations et automatisent les processus qui peuvent éclairer la définition de l’efficacité dans l’industrie de la fabrication additive. Une plateforme de gestion des ressources à l’échelle de l’entreprise est nécessaire pour élaborer des stratégies de croissance de l’entreprise grâce à des décisions basées sur des données informées, réduisant le besoin de main-d’œuvre manuelle et augmentant la nécessité de matériaux uniques et d’ingénieurs qualifiés.

Les ERP permettront de meilleures capacités de prototypage

Au départ, l’impression 3D était particulièrement utile pour fabriquer des prototypes ou des preuves de concept. Un modèle physique d’une nouvelle idée (ou des améliorations apportées à une idée existante) permet aux inventeurs et aux innovateurs de démontrer des exemples concrets et tangibles de leurs idées. Les ingénieurs et les concepteurs peuvent adapter et améliorer les formules en utilisant les puissants modules de devis, de modélisation et de devis des ERP.

En encourageant les entreprises à expérimenter avec divers intrants et modèles CAD et à comparer les effets des changements de variables sur le produit final, les ERP permettront des prototypes plus avancés. En reliant des outils avancés de gestion des données aux coûts et aux intrants matériels, les gestionnaires et les analystes peuvent facilement repérer les tendances et prendre des décisions intelligentes concernant les prototypes.

Comment l’ERP et la fabrication additive interagissent

La planification de la production, le suivi des stocks et l’analyse sont des parties intégrantes des solutions ERP qui propulsent l’industrie manufacturière.

Dans les années à venir, la fabrication additive et l’impression 3D vont remodeler la manière dont les entreprises utilisent leurs systèmes ERP. L’adoption de la fabrication additive dans leurs chaînes d’approvisionnement et leurs opérations logistiques affectera les systèmes et la fonctionnalité des ERP de plusieurs manières.

Planification, création et approvisionnement en données matérielles

Une entreprise de fabrication ou de distribution dispose généralement d’un système ERP pour gérer les approvisionnements, les achats, les stocks, les expéditions et d’autres aspects du déplacement des produits et des matériaux à l’échelle mondiale. L’analyse des données est une autre fonctionnalité des systèmes ERP qui améliore continuellement les opérations en simplifiant la logistique et en rationalisant les chaînes d’approvisionnement.

Les solutions ERP sont capables de suivre tous les aspects de la fabrication additive, de l’approvisionnement en matières premières à la gestion des stocks (imprimantes et matériaux) en passant par les relations avec les fournisseurs et les accords de licence nécessaires pour les concepteurs et les fabricants. À mesure que l’impression 3D devient plus populaire dans différents types de chaînes d’approvisionnement et d’industries, les systèmes ERP évolueront probablement pour incorporer des modules spécifiques pour la création de matériaux et de produits d’impression 3D.

Gestion du temps et des matières premières (gestion et conservation des produits)

Un composant clé de la fabrication additive est l’intégration des données numériques. Les objets imprimés en 3D sont créés à partir d’images numériques ou de dessins scannés réalisés à l’échelle à partir d’images numériques. Outre la gestion des stocks et des relations avec les fournisseurs nécessaires à la fabrication additive, le logiciel ERP est également très utile pour la gestion des coûts et l’approvisionnement en matériaux. En analysant les tendances et les modèles émergents dans les opérations d’impression 3D, les systèmes ERP dotés d’intelligence artificielle peuvent aider à maintenir l’efficacité tout au long du processus de fabrication additive. En utilisant des analyses avancées, la visualisation des données et la modélisation, le système peut faire des prédictions sur les matériaux nécessaires à l’avenir (en fonction de la consommation et de l’utilisation) et identifier les inefficacités à corriger dans vos processus. En plus de réduire les déchets de matières premières, cela permettra également d’économiser du temps et de l’énergie dans la chaîne d’approvisionnement.

Presque tous les types de produits et de processus seront affectés par la révolution de l’impression 3D, notamment en termes de qualité et de coût. En particulier, les fabricants additifs ainsi que les fabricants conventionnels intéressés par l’incorporation de la fabrication additive peuvent utiliser des logiciels ERP pour encourager l’utilisation de ce processus innovant.

Grâce à la création du même espace de travail numérique et à l’automatisation des processus de base de votre opération entière, les systèmes de gestion d’entreprise comme CSI peuvent aider l’ensemble de votre opération. En définissant les rôles des utilisateurs et en éliminant les tâches banales, vous pouvez rendre votre équipe plus précieuse en leur permettant de se concentrer sur l’apprentissage et la compréhension de la fabrication additive. Vous pouvez créer une culture d’atelier plus ouverte d’esprit lorsque vous donnez à votre équipe les moyens d’apprendre.

La projection de liant est une technique de fabrication additive où une tête d’impression dépose sélectivement un agent liant liquide sur une fine couche de particules de poudre – métal, sable, céramique ou composite – afin de créer des composants uniques et de grande valeur. Une carte issue d’un fichier de conception numérique est utilisée pour répéter le processus de superposition jusqu’à obtenir le résultat souhaité.

Transformer les poudres industrielles en outils et pièces

La projection de liant fait partie des procédés de fabrication additive. Dans la projection de liant, les zones du lit de poudre sont recouvertes sélectivement d’un liant, qui lie les zones les unes après les autres pour former des pièces solides une à une. Les métaux, le sable et les céramiques sous forme granulaire sont couramment utilisés dans la projection de liant.

Les applications de la projection de liant comprennent la fabrication de prototypes en couleur (comme les figurines), la fabrication de noyaux et de moules en sable de grande taille, ainsi que la production de pièces métalliques imprimées en 3D à faible coût.

Pour tirer pleinement parti des avantages de la projection de liant, il est crucial de comprendre les mécanismes de base du processus et comment ils se rapportent à ses principaux avantages et limitations.

Projection de liant : Comment ça marche ?

Le processus de projection de liant implique les étapes suivantes :

1. La plateforme de construction est recouverte de poudre à l’aide d’une lame de recouvrement.
2. Ensuite, un chariot équipé de buses à jet d’encre (comme celles utilisées dans les imprimantes 2D de bureau) passe au-dessus du lit, déposant sélectivement des gouttes de colle (agent liant) pour coller les particules de poudre ensemble. La projection de liant en couleur complète également cette étape en distribuant de l’encre colorée. Chaque goutte mesure environ 80 µm de diamètre, permettant une bonne résolution.
3. Pour recouvrir la surface, la plateforme de construction descend à la fin de chaque couche. Le processus est répété jusqu’à ce que la pièce entière soit complète.
4. La pièce est encapsulée et durcie dans la poudre après l’impression. De l’air sous pression est ensuite utilisé pour enlever l’excès de poudre non liée à la pièce et nettoyer la pièce.

La plupart des matériaux nécessitent un post-traitement. Les pièces métalliques en projection de liant, par exemple, doivent être frittées (ou autrement traitées thermiquement) ou infiltrées avec un métal à basse température de fusion (généralement du bronze). Pour améliorer la vivacité des couleurs, les prototypes sont également remplis d’acrylique et recouverts. En général, les noyaux et les moules en sable peuvent être utilisés immédiatement après l’impression 3D.

En conséquence, les pièces sortent de l’imprimante dans un état « vert ». En tant que pièces vertes, les pièces de projection de liant souffrent de faibles propriétés mécaniques (très cassantes) et ont une grande porosité.

Caractéristiques de la projection de liant

Paramètres pour l’imprimante

La plupart des paramètres du processus de projection de liant sont définis par le fabricant de la machine.

En général, la hauteur de couche varie selon le matériau : les modèles en couleur complète ont généralement une hauteur de couche de 100 microns, les pièces métalliques ont généralement une hauteur de couche de 50 microns, et les matériaux pour moules de moulage en sable ont généralement une hauteur de couche de 200 à 400 microns.

La liaison se fait à température ambiante, ce qui rend la projection de liant unique parmi les autres technologies d’impression 3D. La projection de liant n’est pas sujette aux déformations thermiques (comme le gauchissement, DMLS/SLM, ou le courbement) résultant des effets thermiques.

Par conséquent, les machines de projection de liant ont le plus grand volume de construction de toutes les technologies d’impression 3D (jusqu’à 2200 x 1200 x 600 mm). Les moules pour moulage en sable sont généralement produits par ces grandes machines. Un système de projection de liant métallique a un volume de construction plus grand qu’un système DMLS/SLM (jusqu’à 800 x 500 x 400 mm), permettant la fabrication parallèle de plusieurs pièces à la fois. En raison de l’étape de post-traitement impliquée, la taille maximale des pièces est limitée à 50 mm.

De plus, la projection de liant ne nécessite pas de structures de support : la poudre entourant la pièce fournit tout le soutien nécessaire (comme SLS). La projection de liant diffère des autres processus d’impression 3D métallique en ce sens qu’elle ne nécessite pas de structures de support extensives, permettant la création de structures métalliques en forme libre avec des restrictions géométriques minimales. Comme nous le verrons dans une section ultérieure, la projection de liant métallique est sujette à des inexactitudes géométriques en raison des étapes de post-traitement.

Parce que les pièces en projection de liant n’ont pas besoin d’être attachées à la plateforme de construction, l’ensemble du volume de construction peut être utilisé. Par conséquent, la projection de liant est adaptée pour les séries petites à moyennes. L’ensemble du volume de construction de la machine (remplissage de bacs) doit être efficacement utilisé pour tirer parti de toutes les capacités de la projection de liant.

Projection de liant en couleur complète

Comme la jet de matériau, la projection de liant peut produire des pièces imprimées en 3D en couleur complète. En raison de son faible coût, elle est souvent utilisée pour imprimer des figurines et des cartes topographiques.

Les modèles sont imprimés en couleur complète en utilisant de la poudre de grès ou de la poudre de PMMA. D’abord, la tête d’impression principale projette l’agent liant, puis une tête d’impression secondaire projette une encre colorée. De manière similaire à une imprimante à jet d’encre 2D, différentes couleurs d’encre peuvent être combinées pour produire une large gamme de couleurs.

Pour renforcer la solidité des pièces et la vivacité des couleurs, les pièces sont recouvertes de cyanoacrylate (super colle) ou d’un autre infiltrant après l’impression. De plus, une couche secondaire d’époxy peut être ajoutée pour améliorer à la fois la résistance et l’apparence. Même avec ces étapes supplémentaires, les pièces en couleur complète de projection de liant restent très cassantes et ne doivent pas être utilisées pour des applications fonctionnelles.

Un modèle CAD contenant des informations de couleur est nécessaire pour produire des impressions en couleur complète. Vous pouvez appliquer de la couleur aux modèles CAD de deux manières : sur une base par face ou comme une carte de texture. Ajouter de la couleur à chaque face est un processus rapide et facile, mais l’utilisation d’une carte de texture offre un meilleur contrôle et plus de détails. Pour des instructions spécifiques, consultez votre logiciel CAD natif.

Le processus de projection de liant métallique

Comparé à d’autres processus d’impression 3D métallique (DMLS/SLM), la projection de liant est jusqu’à 10 fois plus économique. La taille de construction de la projection de liant est considérable, et les pièces sont produites sans avoir besoin de structures de support, permettant la création de géométries complexes. La projection de liant métallique est donc une technologie très attractive pour la production de métal à faible à moyen coût.

Les pièces en projection de liant métallique ne sont pas adaptées aux applications haut de gamme en raison de leurs propriétés mécaniques. Néanmoins, les propriétés matérielles des pièces produites sont les mêmes que celles des pièces métalliques produites par moulage par injection métallique, qui est l’une des méthodes de fabrication les plus largement utilisées pour la production en masse de composants métalliques.

Le processus d’infiltration et de frittage

Pour obtenir de bonnes propriétés mécaniques, les pièces en projection de liant métallique nécessitent un processus secondaire après l’impression, comme l’infiltration ou le frittage, car les pièces imprimées sont principalement constituées de particules métalliques liées par un adhésif polymère.

Après l’impression, la pièce est placée dans un four, où le liant est brûlé, laissant des vides. Environ 60% de la pièce est poreuse à ce stade. En utilisant l’action capillaire, le bronze est ensuite injecté dans les vides, ce qui donne des pièces avec une faible porosité et une bonne résistance.

Lorsque l’impression est terminée, les pièces sont placées dans un four haute température, où le liant est brûlé et les particules métalliques sont frittées ensemble (liées), ce qui donne des pièces avec une très faible porosité.

Caractéristiques de la projection de liant métallique

La précision et la tolérance du modèle peuvent varier considérablement selon le modèle et sont difficiles à prédire car elles dépendent de la géométrie. La rétrécissement des pièces entre 25 et 75 mm est estimée entre 0,8 et 2 %, tandis que la rétrécissement moyenne des pièces plus grandes est entre 3 % et 4 %. Pendant le frittage, les pièces se rétrécissent d’environ 20 %. Le logiciel de projection de liant compense le rétrécissement pendant la phase de conception, mais un rétrécissement non uniforme peut devoir être pris en compte lorsque l’opérateur de la machine utilise la machine.

Des inexactitudes peuvent également survenir lors de l’étape de post-traitement. La température de la pièce est augmentée pendant le frittage, ce qui rend la pièce plus molle. Une zone non supportée peut se déformer sous son propre poids lorsqu’elle est dans cet état mou. De plus, à mesure que la pièce se rétrécit pendant le frittage, il y a friction entre la plaque du four et la surface inférieure de la pièce, provoquant un gauchissement. Pour assurer des résultats optimaux ici, la communication avec l’opérateur de la machine de projection de liant est essentielle.

Les pièces métalliques en projection de liant, frittées ou infiltrées, auront une porosité interne (le frittage produit des pièces à 97 % de densité, tandis que l’infiltration est d’environ 90 %). Cela affecte les propriétés mécaniques des pièces de projection de liant métallique, car les vides peuvent entraîner des fissures. La fatigue et la résistance à la fracture, ainsi que l’élongation à la rupture, sont les propriétés matérielles les plus affectées par la porosité interne. Des processus métallurgiques avancés (comme le pressage isostatique à chaud ou HIP) peuvent être appliqués pour produire des pièces avec presque aucune porosité interne. Pour des applications où la performance mécanique est cruciale, le DMLS ou le SLM sont les solutions recommandées.

La rugosité de surface des pièces métalliques en projection de liant est un avantage par rapport au DMLS/SLM. Les pièces métalliques en projection de liant ont généralement une rugosité de surface de Ra 6 µm après post-traitement, qui peut être réduite à Ra 3 µm si une étape de sablage est utilisée. Comparativement, la rugosité de surface des pièces DMLS/SLM est d’environ Ra 12-16 µm. Cela est particulièrement important pour les pièces avec des géométries internes, telles que les canaux internes, où le post-traitement est difficile.

Projection de liant : Avantages et Limitations

Les principaux avantages et inconvénients de la technologie sont résumés ci-dessous :

• La projection de liant produit des pièces métalliques et des prototypes en couleur complète à une fraction du coût par rapport au DMLS/SLM et au jet de matériau respectivement.
• La projection de liant peut fabriquer des pièces très grandes et des géométries métalliques complexes, car elle n’est pas limitée par les effets thermiques (par exemple, le gauchissement).
• Les capacités de fabrication de la projection de liant sont excellentes pour la production en petites à moyennes séries.
• Les pièces métalliques en projection de liant ont des propriétés mécaniques inférieures à celles des pièces DMLS/SLM, en raison de leur porosité plus élevée.
• Seuls des détails grossiers peuvent être imprimés avec la projection de liant, car les pièces sont très cassantes dans leur état vert et peuvent se fracturer pendant le post-traitement.
• Par rapport aux autres processus d’impression 3D, la projection de liant offre une sélection de matériaux limitée.

Directives

• Utilisez la projection de liant métallique pour imprimer des pièces métalliques à faible coût, pour des applications qui ne nécessitent pas de performances très élevées.
• La projection de liant offre plus de liberté de conception que le DMLS/SLM pour les pièces métalliques imprimées en 3D, car les effets thermiques ne posent pas de problème pendant le processus de fabrication.
• Elle est uniquement adaptée aux fins visuelles, car la projection de liant est très cassante.
• La projection de liant peut être utilisée pour produire des noyaux et des moules de moulage en sable très grands.

L’un des domaines les plus prometteurs pour les applications de l’impression 3D est l’industrie médicale, qui nécessite des composants en plastique et en métal personnalisables, biocompatibles et stérilisables. Bien que la fabrication additive puisse sembler de la science-fiction, un nombre croissant d’applications médicales sont développées chaque année grâce à cette technologie.

Grâce à l’impression 3D, les patients peuvent obtenir des implants, des prothèses et des dispositifs personnalisés, efficaces et abordables ; cela donne aux médecins de nouveaux outils pour exercer leur métier plus efficacement ; et cela permet aux fabricants de dispositifs médicaux de concevoir de meilleurs produits plus rapidement. Des recherches sont même en cours pour imprimer des tissus vivants et des organes en 3D !

L’impression 3D à des fins médicales présente de nombreux avantages

Pourquoi l’impression 3D est-elle si utile dans le domaine médical ? L’impression 3D s’aligne bien avec les capacités de la médecine moderne de nombreuses façons.

Il est nécessaire de concevoir des implants, des prothèses, des dispositifs, des modèles anatomiques et même des outils en fonction des besoins spécifiques de chaque patient. Le processus de personnalisation est long et coûteux avec la technologie traditionnelle. En revanche, l’impression 3D peut produire de petites séries de pièces personnalisées sans coût supplémentaire et sans temps de préparation ou d’outillage. Les corps humains sont parmi les produits les plus personnalisés qui existent, et la fabrication additive excelle dans ces applications.

Il est courant que les dispositifs médicaux aient des conceptions complexes, des géométries internes ou des formes organiques. Considérez, par exemple, les spirales et les espaces creux d’un appareil auditif ou d’un cœur ! Traditionnellement, ces formes seraient difficiles ou impossibles à réaliser.

Avec l’impression 3D, les géométries d’une seule pièce peuvent être produites facilement en plastique ou en métal avec une grande précision. Cela peut mener à des conceptions améliorées ainsi qu’à une réduction des coûts et des délais de production. En plus de faciliter la stérilisation, l’élimination des crevasses et des espaces entre plusieurs pièces rend les dispositifs plus difficiles à coloniser par les bactéries.

Les matériaux d’un dispositif sont aussi importants que son design en ce qui concerne les dispositifs médicaux. L’impression de matériaux en 3D offre des propriétés mécaniques, chimiques et thermiques qui les rendent parfaits pour une utilisation en tant que matériau biocompatible et stérilisable. Vous pouvez imprimer des composants en 3D qui sont rigides ou flexibles et lisses ou texturés. Presque toutes les applications peuvent bénéficier des matériaux imprimés en 3D.

Comparé à d’autres technologies, l’impression 3D offre également des vitesses de production inégalées. Le traitement des patients n’est pas différent. En raison des longs délais de fabrication traditionnelle, les patients doivent souvent attendre des mois pour commencer leur programme de traitement ou consulter plusieurs médecins et subir plusieurs procédures invasives pour utiliser et réutiliser leurs dispositifs médicaux. Le patient est dérangé et peut ressentir un inconfort supplémentaire dans le meilleur des cas. L’état du patient peut s’aggraver voire être fatal en cas de retard dans le traitement.

Enfin, les imprimantes 3D ont permis aux professionnels de la santé d’éliminer les plâtres en utilisant la numérisation 3D et les rayons X pour créer rapidement des modèles 3D, éliminant ainsi le besoin de stocker d’innombrables plâtres physiques. En plus d’économiser de l’espace, cela réduit également le risque de dommages dus à une mauvaise manipulation ou au vieillissement. Un modèle 3D est un modèle précis et permanent qui peut être consulté partout, économisant ainsi du temps et de l’argent pour les professionnels de la santé.

Utilisation de l’impression 3D dans le domaine médical

Prothèses imprimées en 3D

La médecine prothétique nécessite une personnalisation intense, ce qui rend la fabrication des prothèses longue et coûteuse. Étant donné que ces dispositifs et leurs emboîtures sont soumis à une utilisation rigoureuse, un ajustement parfait est crucial pour créer une prothèse fiable, confortable et fonctionnelle pour le patient. Toutes ces raisons et bien d’autres ont contribué à la révolution dans le domaine des prothèses imprimées en 3D.

En général, plusieurs moulages et rendez-vous de suivi sont nécessaires pour affiner l’ajustement de la prothèse. Les patients qui peuvent être sensibles à leur condition ressentent souvent que cela va au-delà d’un simple inconvénient : faire un moulage peut être inconfortable, et les nombreux ajustements peuvent être invasifs. Sans parler du temps passé à l’ajustement et au réajustement, représentant le temps sans une prothèse correctement ajustée.

En utilisant l’impression 3D, les patients n’ont plus à porter un moulage physique. En alternative, les techniciens peuvent utiliser des scanners 3D pour créer rapidement un modèle 3D du membre résiduel. Basé sur ce scan 3D, un emboîture imprimée en 3D peut être fabriquée avec précision et à coût abordable, nécessitant généralement un seul ajustement pour être finalisée.

Dispositifs et implants personnalisés pour chaque patient

La personnalisation n’est pas limitée au domaine de la médecine prothétique. Les dispositifs (comme les appareils auditifs) et les implants (tels que les articulations artificielles, les plaques crâniennes et même les valves cardiaques) se tournent de plus en plus vers l’impression 3D pour sa flexibilité et sa rapidité.

La méthode traditionnelle d’ajustement des appareils auditifs et des valves cardiaques a impliqué des ajustements faits main, étendus sur une semaine ou plus. De la réalisation du moulage à l’ajustement, un appareil auditif nécessitait neuf étapes avant l’impression 3D. Les appareils auditifs peuvent désormais être scannés et imprimés en un seul jour grâce à la numérisation 3D.

Il y a également des avantages en termes de conception : les valves cardiaques en silicone imprimées en 3D offrent un ajustement exact que les valves cardiaques rigides fabriquées traditionnellement ne peuvent tout simplement pas fournir. Les implants tels que les articulations artificielles en titane ou les plaques crâniennes peuvent être imprimés avec des surfaces complexes et poreuses qui sont moins susceptibles d’être rejetées par les corps des patients.

Orthodontie et dentisterie

Les dispositifs orthodontiques et les implants dentaires nécessitent une personnalisation étendue avec une grande précision. Les prothèses dentaires, couronnes, implants et appareils de rétention doivent être durables, précis et confortables car nos dents sont soumises à une utilisation intensive jour après jour. De plus, ils doivent être fabriqués à partir de matériaux biocompatibles tels que le chrome cobalt et la porcelaine.

Grâce à l’impression 3D, les professionnels dentaires et orthodontiques peuvent accomplir tout cela plus rapidement et à moindre coût que les méthodes traditionnelles telles que l’usinage. Les dispositifs dentaires peuvent être produits rapidement et facilement à l’aide de scans 3D et de rayons X plutôt que de moulages ou de configurations.

Dans le cas des dispositifs tels que les appareils dentaires ou les élargisseurs qui ne nécessitent pas de composants imprimés en 3D, des modèles imprimés en 3D réalisés à partir de plastiques stérilisables peuvent être utilisés pour mesurer la forme et l’ajustement, éliminant ainsi le besoin d’ajustements chez le patient ou de visites répétées.

Développement des dispositifs médicaux

La recherche, le développement et la certification des dispositifs médicaux sont extrêmement chronophages et gourmands en ressources. Souvent, le prix élevé des dispositifs médicaux n’est pas dû aux coûts de fabrication, mais au développement coûteux du produit. Étant donné que l’impression 3D offre une variété de matériaux biocompatibles et stérilisables, elle permet aux développeurs de dispositifs médicaux de produire et de tester des prototypes fonctionnels en une fraction du temps, ce qui se traduit par de meilleurs produits et des coûts réduits.

Les avantages de la fabrication additive pour le développement de produits incluent son délai de traitement rapide, sa facilité d’altération et son faible coût pour des volumes de pièces très réduits. Cela peut faire économiser aux entreprises des centaines de milliers de dollars et des mois de temps dans le développement de produits. Les dispositifs médicaux doivent subir un processus de certification rigoureux et long, donc ces économies de temps et de coûts sont particulièrement précieuses.

Instruments chirurgicaux personnalisés

La précision et l’efficacité sont cruciales dans la salle d’opération. Les défis uniques de chaque procédure ne peuvent être exagérés : le corps de chaque patient est différent, tout comme les mains de chaque chirurgien. Si un contrôle fin est essentiel, pourquoi les chirurgiens devraient-ils être limités à des outils universels ?

En utilisant l’impression 3D, des outils chirurgicaux personnalisés peuvent être produits rapidement et de manière abordable, adaptés aux besoins particuliers de chaque chirurgien et chaque procédure. Ces outils sont fabriqués en plastiques et métaux stérilisables et biocompatibles. Ces outils peuvent être fabriqués si rapidement que les hôpitaux n’ont pas besoin de maintenir un grand stock d’instruments, mais peuvent plutôt les commander au fur et à mesure des besoins.

Des instruments personnalisés à la taille et à la forme des mains de chaque chirurgien, ainsi que des caractéristiques sur mesure pour chaque application, peuvent grandement améliorer les résultats et l’efficacité. De plus, des guides chirurgicaux réalisés spécifiquement pour chaque patient peuvent augmenter la précision tout en réduisant le temps passé en salle d’opération en éliminant la nécessité de consulter des diagrammes et des assistants.

Modèles anatomiques personnalisés

Les modèles anatomiques sont coûteux, et même les meilleurs offrent une gamme limitée d’options. Les professionnels et les étudiants utilisent régulièrement des modèles pour l’éducation, la formation, la préparation des chirurgies et pour fournir des aides visuelles aux patients.

L’impression 3D peut aider les professionnels de la santé et les éducateurs à créer des modèles anatomiques personnalisés abordables. Les chirurgiens peuvent s’exercer à des interventions difficiles en utilisant des modèles spécifiques au patient qui reproduisent exactement ce qu’ils rencontreront lors de l’opération.

Bio-impression

Ne serait-il pas intéressant si les imprimantes 3D utilisaient des cellules et de la matière organique au lieu de plastique et de métal ? C’est le concept de base de la bio-impression, la pointe de la technologie de l’impression 3D dans l’industrie médicale.

Bien que la plupart des technologies et applications de bio-impression soient encore à leurs débuts, les chercheurs ont réussi à imprimer des os, de la peau et du cartilage. Un jour, nous pourrions même être capables d’imprimer des organes fonctionnels en 3D.

La bio-impression fonctionne de manière similaire aux autres techniques d’impression 3D : le matériau est déposé ou solidifié en couches successives pour créer des objets en 3D. Dans la bio-impression, cependant, les cellules sont cultivées à partir d’échantillons de tissus ou de cellules souches. Un gel liant ou une structure en collagène maintient les cellules ensemble.

Les parties du corps et les organes bio-imprimés permettraient aux tissus du patient de croître sur les pièces imprimées en 3D et de remplacer progressivement les cellules par les leurs. Bien que nous soyons peu susceptibles de voir des organes bio-imprimés fonctionnels de sitôt, la technologie aide déjà les chercheurs à mener des recherches sur les tissus vivants sans avoir à les prélever sur un organisme vivant.

Matériaux médicaux imprimés en 3D

Tous les matériaux ne se valent pas lorsqu’il s’agit de produits médicaux. Étant donné que les micro-organismes peuvent provoquer des infections menaçantes pour la vie, les dispositifs médicaux et les implants doivent être stérilisables. Un produit qui sera en contact avec les tissus doit également être biocompatible, ce qui signifie qu’il ne produira pas de réactions nocives s’il est placé dans un système biologique. En particulier, les implants doivent être fabriqués à partir de matériaux susceptibles d’être acceptés par les corps des receveurs. Les fluides corporels sont étonnamment corrosifs avec le temps, c’est pourquoi la résistance à la corrosion est tout aussi importante. Pour résister à une utilisation intensive à long terme, les implants doivent être solides, durables et légers.

Les imprimantes 3D modernes sont compatibles avec une gamme de plastiques et de métaux qui répondent à ces exigences. Nous avons décrit ci-dessous quelques-uns des matériaux imprimés en 3D les plus couramment utilisés dans l’industrie médicale.

Nylon PA-12

Les plastiques comme celui-ci sont légers, résistants à la corrosion, durables et peuvent être stérilisés avec des autoclaves à vapeur. Le nylon PA-12 est flexible et résistant chimiquement. De plus, il est parmi les matériaux médicaux les plus rapides et les plus abordables à imprimer, et il est compatible avec l’impression Multi Jet Fusion et SLS. Le nylon PA-12 est certifié USP Classe I-VI et ISO 10993.

PC-ISO

L’impression 3D FDM utilise le PC-ISO, un polycarbonate (PC) biocompatible, un thermoplastique d’ingénierie. Le matériau a une finition de qualité inférieure à celle du Nylon PA-12, mais il est couramment utilisé pour les guides chirurgicaux, les prototypes et les moules. Le PC-ISO peut être stérilisé par rayonnement gamma ou par EtO et est certifié USP Classe I-VI et ISO 10993.

ABS M30i

L’ABS M30i est un autre thermoplastique d’ingénierie biocompatible pour le FDM, tout comme le PC-ISO. Les prototypes fonctionnels, les tests de forme et les pièces d’utilisation finale sont parfaits pour l’impression FDM. L’ABS M30i peut être stérilisé par rayonnement gamma ou par EtO, et il est certifié USP Classe I-VI et ISO 10993.

Titane

Le matériau le plus populaire pour les implants médicaux est le titane, le roi des métaux biocompatibles. Tous les types d’articulations de remplacement, les pacemakers, les plaques crâniennes, les implants dentaires, etc. sont fabriqués en titane. Le titane est un métal fort, léger, résistant à la corrosion et non réactif. Le DMLS, l’une des technologies d’impression 3D les plus coûteuses, peut être utilisé pour l’imprimer.

Chrome Cobalt

Le chrome cobalt présente également une excellente résistance à la corrosion et une biocompatibilité, tout comme le titane. Il possède une résistance et une dureté supplémentaires par rapport au titane et est couramment utilisé pour les dents de remplacement ainsi que pour les articulations à usage intensif telles que les hanches, les genoux et les épaules. Le DMLS est également utilisé pour imprimer en 3D du chrome cobalt.

Acier inoxydable

L’acier est solide, stérilisable et biocompatible ; cependant, il ne présente pas la même résistance à la corrosion à long terme que le titane ou le chrome cobalt. Par conséquent, l’acier inoxydable est plus souvent utilisé dans les outils chirurgicaux et les implants temporaires tels que les vis osseuses. L’impression directe de matériaux permet d’imprimer en 3D des pièces en acier inoxydable à un coût bien inférieur à celui d’autres métaux. La résistance, la rigidité et la résistance chimique des différents types d’acier inoxydable varient.

Silicone

Les matériaux en caoutchouc tels que le silicone ont une large gamme d’applications dans les industries médicales et alimentaires. Pour la biocompatibilité, il peut être certifié comme Classe V ou Classe IV. Le silicone peut être utilisé pour des implants à court ou à long terme. Le silicone se trouve couramment dans les cathéters, les masques respiratoires, les tubes médicaux et les joints.

Bien que les imprimantes 3D pour silicone soient encore à leurs débuts, le moulage en silicone avec des moules imprimés en 3D est un moyen rapide et abordable de produire des pièces et des produits de haute qualité.

L’avenir de l’impression 3D en médecine

En raison des besoins uniques de chaque patient et de chaque corps, les dispositifs médicaux nécessitent souvent la plus grande personnalisation de tous les produits dans n’importe quel secteur. En raison des coûts élevés et des longs délais de mise en place des outils pour la fabrication traditionnelle, ces dispositifs ont historiquement été coûteux et lents à produire. Avec sa capacité à produire de petites séries de pièces hautement personnalisées, l’impression 3D redéfinit ce qui est possible en médecine.

Adapter les solutions médicales aux patients et aux médecins améliore les résultats et réduit les coûts et les délais de production, ce qui augmente l’accessibilité. Les dispositifs médicaux, implants et outils personnalisés sont désormais plus accessibles que jamais. À mesure que les technologies d’impression 3D continuent de progresser, les prestataires de soins de santé et les chercheurs continueront à explorer de nouvelles applications allant des implants et des outils chirurgicaux aux tissus et organes fonctionnels.

Choisir le meilleur filament pour l’impression 3D est essentiel une fois que vous commencez à imprimer en 3D. Le choix du bon filament doit se faire sur la base d’une décision éclairée.

Lorsque vous choisissez un filament, vous devrez peut-être prendre en compte plusieurs facteurs, par exemple, quelle doit être la résistance de votre pièce imprimée ? En termes de précision et d’exactitude, qu’attendez-vous ? Quel niveau de flexibilité est nécessaire pour votre produit ? Et ainsi de suite. Voici quelques filaments courants pour l’impression 3D qui pourraient vous aider à choisir celui qui convient le mieux à votre projet.

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PLA

Les produits d’impression 3D utilisant le PLA sont très populaires auprès des consommateurs. En général, il s’agit d’un filament d’impression 3D très répandu. Il est disponible dans une variété de couleurs. De plus, ce matériau ne se déforme pas facilement et est biodégradable.

Avantages

• Biodégradable
• Facile à imprimer
• Disponible en couleurs translucides et phosphorescentes
• Odeur agréable et douce

Inconvénients

• Fragile
• Peut parfois provoquer des bourrages ou des obstructions de la buse de l’imprimante

Applications

L’acide polylactique est un matériau courant pour les pièces prototypes, les implants médicaux, les contenants alimentaires, les jouets à faible usure, etc.

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ABS

Filament d’impression 3D populaire, l’ABS possède une grande résistance aux chocs et une bonne robustesse. C’est un excellent matériau pour l’extrusion car il est flexible et solide.

Avantages

• Durable et léger
• Abordable
• Flexible
• Adapté aussi bien aux professionnels qu’aux débutants

Inconvénients

• Émanations désagréables
• Hautement inflammable ; étant à base de pétrole, il n’est pas biodégradable
• Se déforme facilement
• Fond sous des températures élevées

Applications

L’ABS est le plus couramment utilisé dans les jouets, les composants électroniques et les pièces mobiles. De plus, il est utilisé dans les casques de vélo, les composants automobiles, les alliances de mariage, les étuis pour téléphones et les supports pour téléphone dans les voitures.

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PETT (PETG, PET)

Un type de plastique courant est le PET (polyéthylène téréphtalate). Ce type de plastique est souvent utilisé dans les contenants alimentaires et les bouteilles en plastique. C’est le PETG, une variante du PET, qui est utilisé pour l’impression 3D. Ici, ‘G’ signifie ‘modifié au glycol’. Cette modification rend le filament plus facile à imprimer et moins fragile.

Avantages

• Flexible et solide
• Résistance élevée aux impacts et aux températures
• Facile à imprimer

Inconvénients

• Le produit est hygroscopique (absorbe l’humidité de l’air, donc un stockage approprié est nécessaire)
• La surface peut facilement se rayer

Applications

En plus des étuis pour téléphones, des composants électroniques, des pièces mécaniques, des bijoux et des composants de protection, le PET est également largement utilisé dans d’autres articles.

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PVA

Les plastiques à base d’alcool polyvinylique sont biodégradables et non toxiques. Le PVA n’est pas seulement facilement imprimable en 3D, mais il fonctionne aussi bien comme matériau de support lors de l’impression 3D.

Avantages

• Durable
• Soluble dans l’eau
• Non toxique et biodégradable
• Facile à imprimer

Inconvénients

• Matériau relativement coûteux comparé à d’autres matériaux
• Pas facilement disponible
• Hygroscopique (absorbe l’humidité de l’air)

Applications

Le PVA se retrouve couramment dans les films d’emballage, les épaississants pour adhésifs à base de papier et les jouets pour enfants.

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TPE

Les plastiques ayant des propriétés semblables au caoutchouc sont des élastomères thermoplastiques (TPE). Cela les rend durables et flexibles. Le TPE peut absorber le stress physique, car il est à la fois extensible et doux. Il a la capacité de résister à une usure considérable ainsi qu’à la flexion, la compression et l’étirement.

Avantages

• Grande flexibilité
• Bonne résistance à la flexion et à la compression
• Robuste

Inconvénients

• Vitesse d’impression lente
• Difficile à imprimer

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Bois

En réalité, c’est le PLA infusé de fibres de bois qui est utilisé dans les filaments en bois. La combinaison de ces deux éléments permet d’imprimer des objets qui ressemblent et ont la sensation du bois. Il est possible d’utiliser du saule, de l’ébène, du pin, du bouleau, etc., comme bois PLA. Les filaments en bois peuvent être utilisés pour fabriquer des pièces esthétiquement supérieures à d’autres matériaux, mais ils ont une résistance et une flexibilité inférieures. Pour éviter d’endommager ou de brûler le bois, vous devrez faire attention à la température. La buse de votre imprimante peut également s’user si le filament est en bois.

Dans certains cas, le bois est mieux utilisé pour des objets destinés à l’esthétique plutôt qu’à des fonctions complexes. Avec le filament en bois, vous pouvez imprimer des décorations pour tables, étagères et bureaux. Ce filament peut également être utilisé pour créer des modèles réduits.

Avantages

• Magnifiquement beau, adapté aux modèles
• Pour découper et peindre

Inconvénients

• Moins résistant
• Moins flexible
• La buse s’use plus rapidement

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Métal

Des modèles volumineux et brillants peuvent être créés en utilisant des filaments métalliques. Un filament métallique est fabriqué à partir d’un mélange d’ABS/PLA et de poudre métallique. Comme les mélanges métalliques sont plus denses que le PLA et l’ABS, le modèle final pèse et ressemble à du métal pur.

En fonction de vos besoins commerciaux, vous pouvez trouver des filaments fabriqués avec du laiton, de l’aluminium, du cuivre, du bronze et de l’acier inoxydable. Les grains de poudre métallique peuvent dégrader l’efficacité de votre buse, car ils sont également abrasifs. Si vous recherchez à la fois l’attrait visuel et la fonctionnalité, les filaments métalliques sont un excellent choix. Le filament métallique est adapté pour fabriquer des outils, des jouets, des modèles et des composants de finition.

Avantages

• Attrayant visuellement, aspect métallique et finition
• Rétrécissement et déformation minimaux lors du refroidissement
• Durabilité

Inconvénients

• Trop abrasif pour les buses
• Difficile à imprimer

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Nylon

L’un des filaments les plus populaires pour l’impression 3D est le nylon, utilisé dans de nombreux composants industriels. En termes de résistance, de durabilité et de flexibilité, le nylon est un matériau judicieux pour l’impression 3D.

Une autre caractéristique unique du nylon est sa capacité à être teint avant ou après l’impression. En raison de sa force et de sa durabilité, le nylon est un excellent matériau pour créer des prototypes, des outils, des engrenages, des boucles, des charnières, etc.

Avantages

• Flexibilité, durabilité et résistance
• Peut être utilisé après refonte
• Thermoplastique
• Moins fragile que l’ABS et le PLA

Inconvénients

• Hygroscopique
• Coûteux
• Peut émettre des fumées toxiques lorsqu’il est chauffé
• Températures élevées requises pour l’impression

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Filament Conducteur

Le courant électrique peut circuler à travers les filaments conducteurs, ce qui les rend uniques dans leur capacité à conduire l’électricité. Les filaments PLA et ABS contenant des particules de carbone conducteur sont appelés filaments conducteurs. Ces filaments conviennent aux petits projets électroniques. Par exemple, ce filament est couramment utilisé dans les claviers numériques, les cartes de circuits imprimés et les contrôleurs de jeux.

Avantages

• Pas besoin de plateau chauffant
• Utile pour les projets électroniques

Inconvénients

• Se déforme/rétrécit lors du refroidissement
• Peu flexible
• Peu durable

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Argile/Céramique

Une grande partie des matériaux utilisés dans cette industrie est en plastique. L’argile est une option non plastique très populaire. Les filaments d’argile sont généralement fabriqués à partir de cuivre et d’argile. La fausse poterie est souvent réalisée avec ce filament extrêmement fragile. Ce matériau peut être utilisé pour imprimer des objets qui doivent avoir l’apparence d’objets faits à la main.

Avantages

• Possède des propriétés similaires à l’argile
• Peut être cuit dans un four

Inconvénients

• Coûteux
• Les pièces peuvent rétrécir/se déformer lors du refroidissement

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Magnétique

Un filament magnétique est créé en mélangeant de la poudre de fer avec du PLA ou de l’ABS. Ce matériau est attiré ferromagnétiquement par les objets magnétiques. Il y a aussi une finition en métal gris foncé sur le matériau. Avec ce matériau, vous pouvez imprimer des jouets et des outils.

Avantages

• Esthétiquement attrayant
• Fort et durable
• Adhère aux aimants

Inconvénients

• Le post-traitement est un processus très spécifique
• Coûteux
• Nécessite un plateau chauffant

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Fibre de Carbone

Le filament en fibre de carbone est fabriqué en renforçant l’ABS, le PLA, etc., avec de la fibre de carbone. Il est relativement léger, rigide et rigide. Imprimer des matériaux en fibre de carbone fréquemment peut user la buse de votre imprimante, car la fibre de carbone est largement utilisée dans les applications structurelles.

Les filaments en fibre de carbone peuvent être imprimés en grandes quantités en raison de leur faible densité et de leur haute résistance structurelle.

Avantages

• Propriétés structurelles améliorées
• Léger
• Moins de rétrécissement lors du refroidissement

Inconvénients

• Usure de la buse de l’imprimante

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Acétal (POM)

Souvent utilisé dans des pièces plastiques nécessitant une grande précision, l’Acétal est également connu sous le nom de POM (polyoxyméthylène). Les fermetures éclair, les engrenages, les roulements et les mécanismes de mise au point de caméra peuvent également être fabriqués en Acétal. L’Acétal est fortement préféré dans ces applications en raison de sa résistance et de sa rigidité. De plus, son faible coefficient de friction le rend souhaitable comme matériau d’impression 3D. Lorsque la robustesse et la faible friction sont nécessaires dans des pièces, l’Acétal est un bon matériau à utiliser.

Avantages

• Haute résistance et rigidité
• Résistant aux produits chimiques et à la chaleur
• Parfait pour les utilisations fonctionnelles

Inconvénients

• La température du plateau d’impression doit être élevée
• L’adhésion de la première couche est difficile

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Polypropylène

Le polypropylène (PP) a de nombreuses applications en raison de ses nombreuses propriétés favorables. En plus d’être résistant aux produits chimiques, ce matériau est léger, flexible et résistant. Ces matériaux sont fréquemment utilisés dans les industries du textile, des plastiques techniques et de l’emballage alimentaire.

Un problème avec le PP est qu’il n’est pas très convivial pour l’impression 3D. La déformation et la mauvaise adhésion des couches sont des problèmes courants. Bien qu’il possède certaines des meilleures propriétés chimiques et structurelles, le PP est inférieur à l’ABS et au PLA. En règle générale, le PP est mieux utilisé pour imprimer des matériaux légers et robustes.

Avantages

• Haute résistance et durabilité
• Résistant aux produits chimiques

Inconvénients

• Mauvaise adhésion des couches
• Difficile à imprimer
• Peut se déformer considérablement

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Cire

Un matériau de moulage par investissement est la cire. Des métaux comme l’étain, le laiton et le bronze peuvent être représentés à l’aide de filaments de cire. Comparée à la plupart des autres filaments, la cire est plus douce. L’extrudeuse, cependant, nécessite une certaine modification. De plus, un adhésif peut être nécessaire sur le plateau d’impression.

Avantages

• Crée des moules à partir de votre imprimante

Inconvénients

• Applications limitées
• Nécessite une modification de votre imprimante

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ASA

L’acrylonitrile styrène acrylique est souvent considéré comme un matériau résistant aux intempéries. Ce filament est facile à imprimer et relativement rigide et solide. En plus de sa résistance chimique, l’ASA est également résistant à la chaleur et aux produits chimiques. Lorsqu’il est exposé à la chaleur et à la lumière du soleil, les modèles en ASA ne se dénaturent pas et ne jaunissent pas comme les modèles en ABS.

Avantages

• Moins de déformation par rapport à l’ABS
• Idéal pour les pièces automobiles

Inconvénients

• Peut se fissurer lors de l’impression

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HIPS

Les propriétés du HIPS (polystyrène haute impact) combinent l’élasticité du caoutchouc avec la dureté du polystyrène. Il est souvent utilisé pour produire des emballages protecteurs car c’est un copolymère. Les matériaux de support sont généralement imprimés en utilisant des matériaux HIPS lorsqu’on imprime des modèles 3D. Les matériaux en surplomb sont maintenus en place par des supports.

Avantages

• Plus résistant que le PLA/ABS
• Moins de rétrécissement/déformation que l’ABS
• Peut être facilement peint

Inconvénients

• Ne peut être utilisé qu’avec l’ABS
• Problèmes d’adhésion et de déformation

L’impression 3D a accéléré l’innovation dans de nombreuses industries, notamment la dentisterie, les lunettes, les prothèses, le design de meubles, l’archéologie, la paléontologie et les sciences judiciaires. En fait, nous en sommes encore aux débuts de la réalisation du potentiel de l’impression 3D pour améliorer radicalement nos vies et notre travail.

 

Une variété de techniques est disponible en ce qui concerne l’impression 3D

La fabrication additive se caractérise par l’ajout ou la liaison de matériaux supplémentaires pour créer une pièce. Les objets pouvant être imprimés en 3D sont géométriquement complexes, ce qui les rend idéaux pour une variété d’applications de fabrication. Les pièces peuvent être imprimées en utilisant différentes technologies avec des machines allant de centaines à des millions de dollars.

Un processus de fabrication additive utilise l’impression 3D pour créer des objets. Une pièce est fabriquée à l’aide de la fabrication additive lorsque du matériau supplémentaire est ajouté, contrairement à la fabrication soustractive où un matériau est retiré. En utilisant des fichiers CAD (conception assistée par ordinateur), les imprimantes 3D créent des objets tridimensionnels. De nombreux matériaux et technologies sont disponibles pour l’impression 3D, facilitant la conception de pièces pour pratiquement toutes les industries.

 

Quels sont les avantages de l’impression 3D dans la fabrication ?

 

Bien que l’impression 3D soit souvent associée aux jouets et aux objets simples, elle est en réalité capable de produire des composants capables de supporter les conditions les plus rigoureuses. Une large gamme d’industries, y compris l’énergie, l’automobile et la défense, utilise des pièces imprimées en 3D dans la fabrication. Ses effets transformateurs se font sentir dans de nombreuses industries et processus, des prototypes fonctionnels aux outils, dispositifs de fixation et pièces finies.

Vous serez peut-être surpris d’apprendre que les imprimantes 3D existent depuis les années 1980, alors que beaucoup de gens pensaient qu’il s’agissait d’une nouvelle technologie. L’impression 3D était principalement utilisée pour des applications industrielles jusqu’en 2009, et les imprimantes étaient prohibitives pour la plupart des entreprises. Les coûts de l’impression 3D ont considérablement baissé depuis que les imprimantes 3D ont commencé à être largement utilisées à des fins de fabrication. Plusieurs facteurs sont responsables de la croissance de l’industrie de l’impression 3D, comme l’utilisation accrue de l’impression 3D dans la fabrication, qui était considérée comme impossible avant que la technologie ne prenne de l’ampleur.

L’impression 3D utilise une variété de techniques

Quelles sont les technologies d’impression 3D les plus courantes ? Plusieurs techniques d’impression 3D sont disponibles. Les pièces sont construites en tranches discrètes appelées couches dans toutes les technologies d’impression 3D.

Fabrication par Filament Fusionné (FFF, également connue sous le nom de Modélisation par Dépôt Fondu)
Renforcement par Fibres Continues (CFR)

 

FFF (Fabrication par Filament Fusionné)

Le type d’impression le plus courant et le plus abordable est la fabrication par filament fusionné. Le FFF consiste à chauffer un thermoplastique près de son point de fusion et à l’extruder à travers une buse qui génère une image en coupe transversale des couches pour chaque pièce. Les couches sont ajoutées les unes après les autres de cette manière.

 

Renforcement par Fibres Continues (CFR)

Les pièces FFF peuvent être renforcées avec des fibres continues en utilisant le renforcement par fibres continues. Deux types de systèmes d’extrusion sont utilisés dans les machines capables de CFR : un pour le filament FFF conventionnel et un autre pour les grands brins de fibres continues. Contrairement au remplissage FFF, ces fibres sont disposées en couches. Cette technologie produit des pièces significativement plus robustes (jusqu’à 10 fois plus fortes que les pièces en aluminium équivalentes) et peut remplacer les matériaux FFF standards tels que l’ABS et le PLA.

La technologie la plus largement utilisée aujourd’hui pour l’impression 3D est la fabrication par filament fusionné. Les matériaux renforcés par fibres de carbone offrent les mêmes avantages que le FFF en éliminant les faiblesses clés des pièces. Une pièce CFR est suffisamment robuste pour remplacer l’aluminium usiné dans les opérations de fabrication clés, contrairement aux composants FFF qui sont généralement limités par la résistance des polymères faibles.

En fin de compte, il s’agit de

En intégrant plusieurs imprimantes dans son processus de fabrication, de nombreuses entreprises constatent qu’elles peuvent réduire considérablement le temps passé à fabriquer des pièces en interne. Utiliser une imprimante 3D pour produire des pièces personnalisées en faible volume peut être une option plus rapide et moins coûteuse. Par conséquent, les entreprises peuvent consacrer du temps et de l’énergie à se concentrer sur des pièces génératrices de revenus, plutôt que sur des pièces en faible volume qui pourraient ne pas générer de revenus. L’utilisation d’une imprimante 3D permet une production rapide de conceptions sans gaspiller de ressources sur des pièces qui pourraient ne pas répondre aux normes de qualité. Par conséquent, les imprimantes 3D sont idéales pour imprimer des prototypes, des outils et des dispositifs de fixation personnalisés en faible volume, qui peuvent être complexes et difficiles à usiner, mais essentiels à un processus de production réussi.

Le développement de produits s’accélère, ce qui entraîne des changements dans les règles de conception. Le DMLS (sinterisation laser direct de métal) en est un excellent exemple. Un potentiel considérable existe pour la sinterisation laser direct de métal dans le secteur des dispositifs médicaux. Cependant, au début du processus de conception, un nouvel état d’esprit est nécessaire. Cela représente l’une des transitions que les concepteurs doivent faire lorsqu’ils mettent en œuvre de nouvelles technologies pour rendre la fabrication et la conception de dispositifs médicaux plus efficaces et plus efficaces.

Le prototypage de conceptions dans des formes inhabituelles peut permettre de gagner du temps et de réduire les coûts. La principale différence entre le DMLS et les autres techniques d’impression 3D est l’utilisation de métal réel. Des matériaux comme ceux-ci sont utilisés pour des applications industrielles depuis des décennies.

Les professionnels de la conception apprécient ce processus car il leur permet d’expérimenter avec des formes organiques qui ne peuvent pas facilement être usinées. Développer des parties corporelles implantables sur mesure pour le récipiendaire, par exemple, est une perspective intéressante. Une machine délicate à cinq axes serait nécessaire pour fabriquer ces implants. Un remplacement direct DMLS peut être imprimé en scannant la structure osseuse réelle d’une personne.

Les outils chirurgicaux en formes organiques sont également une opportunité. Selon l’application, ces dispositifs peuvent être conçus pour le moulage par injection de métal ou la coulée, deux procédés ayant des coûts d’outillage relativement élevés et des délais de livraison pouvant s’étendre sur des semaines. En utilisant l’impression 3D, nous pouvons produire des prototypes précis d’outils chirurgicaux à main. La plupart du temps, cela peut atteindre un chirurgien dans un délai de 3 à 5 jours. C’est encore plus cher par pièce pour des quantités plus élevées avec le moulage par injection traditionnel, mais c’est encore beaucoup plus lent que quelques jours pour une plus petite quantité.

Pour l’expérimentation, la conception et la vérification de ce qui fonctionne, il est crucial d’avoir les attributs de temps, d’économies de coûts et de liberté de conception. Le cycle d’ingénierie peut être réduit à seulement quelques jours pour ces deux types de produits.

Cependant, cela nécessite une manière différente de penser. Pendant la phase de conception, vous devez aborder le problème différemment. Pendant le processus de construction, l’un des plus grands ajustements est de savoir comment faire face aux contraintes internes. Cela implique de fondre une poudre métallique à température ambiante, suivie d’un refroidissement rapide. Pendant le processus de construction, il y a un changement rapide qui met la pression sur toutes les couches. Pendant la construction, la pièce se courbe vers le haut.

 

 

 

En tant que méthode pour minimiser les effets indésirables de ce processus, il est essentiel de déterminer quelle orientation donnera la surface transversale la plus cohérente (décider comment la pièce doit être positionnée pendant les différentes phases de la construction), ainsi que d’ajouter des éléments de soutien structurel générés pendant la construction.

Après la construction, chaque pièce subit un cycle de soulagement des contraintes dans un four. Cela empêche les pièces de se déformer après avoir été retirées des supports structurels et de la plaque de construction. Il est également important de retirer le soutien de construction du plan de construction. Il est crucial d’organiser les pièces de manière à ce que le retrait du support puisse être réalisé avec des outils manuels ou un usinage secondaire.

L’application Layers fournit des directives de conception pour aider ses clients à identifier les signaux d’alerte pendant la conception. Lors de l’évaluation, chaque pièce est évaluée pour sa capacité d’impression globale, et lorsque cela est nécessaire, des ajustements sont effectués sur la conception. Il est crucial pour le designer de savoir comment la pièce doit être orientée pendant la construction lorsqu’il conçoit spécifiquement pour le DMLS.

 

Au départ, vous devez penser aux chemins d’outils et aux lignes de séparation. La conception pour le DMLS doit se concentrer sur l’utilisation de la quantité minimale de matériau possible, ainsi que sur l’intégration de caractéristiques autoportantes. Nous chez Layers.app avons créé un excellent guide de conception pour aider les nouveaux utilisateurs à se diriger dans la bonne direction.