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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.

La fabrication additive, également connue sous le nom d’impression 3D, est de plus en plus utilisée dans divers secteurs, notamment l’éducation, la fabrication, la robotique, l’automobile, l’aérospatiale, la construction, l’architecture, la dentisterie, la joaillerie et l’ingénierie. En apportant la fabrication en interne, vous pouvez réaliser d’importantes économies et avoir plus de liberté pour concevoir des prototypes et des itérations.

Au début, comprendre et différencier les diverses technologies, processus et matériaux d’impression 3D peut s’avérer difficile pour les nouveaux venus dans le domaine. Quelles technologies d’impression 3D sont disponibles pour les entreprises ? Un examen plus approfondi des cinq technologies d’impression 3D qui bouleversent ces industries vous aidera à comprendre les différents types d’impression 3D.

Impression 3D composite

L’impression 3D en métal et en composite est prête à révolutionner la fabrication additive.

 

Balayage d’impression / Inspection de processus : Vous pouvez utiliser cette fonction pour imprimer votre pièce, la scanner et mesurer sa précision dimensionnelle en temps réel.

 

Codeurs de moteur pas à pas : Avec ces codeurs sur les moteurs X, Y et d’extrusion, l’imprimante peut automatiquement corriger les erreurs de précision de position. Finalement, vous économiserez plus d’argent car le problème peut être corrigé automatiquement et plus d’impressions seront préservées. Vous obtiendrez également des finitions de surface époustouflantes avec les codeurs garantissant que la tête est exactement positionnée.

 

Détection de matériau : Lorsque le matériau est épuisé pendant l’impression, cette fonction mettra le processus en pause et vous enverra une notification par e-mail. Avec le rechargement, vous pouvez continuer à imprimer tout en ajoutant du nouveau matériau.

 

Entraînements silencieux : Avec les entraînements silencieux, les imprimantes 3D industrielles de Markforged peuvent effectuer des impressions 3D sans émettre le moindre son.

 

Microcontrôleur : Étant donné que les offsets X et Y sont déjà calibrés et stockés sur la tête d’impression, si vous remplacez la tête d’impression contenant le microcontrôleur, aucune calibration n’est nécessaire. En utilisant cet outil, vous pouvez également détecter et prévenir les défauts avant qu’ils ne se produisent et détecter les problèmes de maintenance.

 

SLA (stéréolithographie)

Alternativement connue sous le nom de SLA, la stéréolithographie est une technique d’impression 3D qui utilise la lumière pour durcir la résine liquide en plastique solide. La stéréolithographie inversée est le système SLA le plus couramment utilisé. La résine est généralement versée manuellement par l’utilisateur ou distribuée automatiquement à partir d’une cartouche, selon l’imprimante 3D. Le démarrage d’une impression nécessite de baisser la plaque de construction dans la résine. Le fond du réservoir et la plaque de construction sont séparés par une fine couche de liquide. À travers une fenêtre translucide située au bas du réservoir de résine, le laser UV est dirigé depuis le galvanomètre ou les galvos pour solidifier le matériau de manière sélective. Chaque couche suivante commence avec une impression d’une épaisseur de micron inférieure à 100 microns.

Les imprimantes 3D avec technologie SLA peuvent produire des pièces avec des géométries complexes et des détails fins avec des résultats exceptionnels. La plupart du temps, vous devrez utiliser des structures de support, car les pièces imprimées doivent être nettoyées puis durcies aux UV, parfois dans un four, avant de pouvoir être utilisées.

Au début, le SLA n’était utilisé que sur de grandes machines pour des applications industrielles dans les années 80. En plus d’être plus abordables que jamais, les imprimantes 3D de stéréolithographie de bureau offrent également une impression 3D haute résolution qui s’intègre facilement dans votre espace de travail. La flexibilité du SLA vous permet de créer des produits en utilisant une gamme étendue de matériaux, vous offrant une liberté créative illimitée.

FFF (fabrication de filaments fondus)

Le processus de fabrication additive le plus courant est la fabrication de filaments fondus ou FFF. En raison de sa facilité d’utilisation et de l’absence de produits chimiques, il est économique. Un rouleau de filament thermoplastique est généralement utilisé pour le FFF, distribué à partir d’une bobine. Une buse chauffée attachée à un système de mouvement automatisé est utilisée pour extruder le filament dans la fabrication de filaments fondus. Pendant qu’une pièce est imprimée en 3D, le système de mouvement se déplace autour de la zone où la pièce doit être imprimée. Le filament fondu est déposé depuis la buse sur la plaque de construction pendant que le système de mouvement se déplace. Il faut un certain temps pour que le filament refroidisse et durcisse en une couche. La plaque de construction se déplace de moins d’un millimètre, puis une couche est ajoutée à la fois jusqu’à ce que la pièce soit complètement formée.

Certaines imprimantes 3D FFF peuvent imprimer avec deux matériaux simultanément en utilisant la fonction d’extrusion double. Un usage esthétique typique de deux couleurs différentes pour le même matériau est de lui donner un aspect plus agréable. Les variations des propriétés mécaniques sont obtenues en utilisant deux matériaux différents. Avec le matériau de construction, un matériau de support soluble dans l’eau PVA peut également être utilisé. L’immersion dans l’eau dissout le matériau de support, rendant la pièce finale du design de haute qualité tout en nécessitant peu de post-traitement.

Une imprimante 3D avec technologie FFF est parfaite pour les environnements de bureau car les machines sont relativement simples à utiliser et à entretenir. Contrairement aux imprimantes 3D SLA, les imprimantes FFF ne nécessitent pas une bonne ventilation pour produire ou post-traiter les objets. Par rapport à d’autres méthodes, les imprimantes 3D FFF offrent une large gamme d’options consommables à un coût relativement bas. Faciles à configurer, les consommables peuvent être stockés pendant des années.

LFS (stéréolithographie à faible force)

Cette génération suivante de stéréolithographie est appelée stéréolithographie à faible force (LFS). Formlabs a annoncé les imprimantes 3D Form 3 et Form 3L fin 2019. Ces imprimantes 3D sophistiquées utilisent un éclairage linéaire et la technologie Formlabs Form 3, combinant un réservoir flexible pour offrir une finition de surface impeccable. Par exemple, la Formlabs Form 3 peut offrir des impressions de haute qualité de manière cohérente grâce aux forces d’impression plus faibles du processus de stéréolithographie à faible force. En déchirant facilement les supports légers, elle peut réduire le temps et les efforts nécessaires pour construire et entretenir les pièces. Vous pouvez ensuite vous concentrer sur tout le reste, comme concevoir et créer.

Impression 3D en métal

L’impression 3D en métal est l’un des processus d’impression 3D les plus avancés disponibles aujourd’hui. C’est un processus organisé qui vous permet d’imprimer et de post-traiter des pièces prêtes à l’emploi en interne. Dans ce processus, vous devez :

Configuration de la pièce avec le logiciel : Le fichier STL généré par votre logiciel CAD doit être importé dans un programme logiciel. L’impression 3D peut être effectuée sur une variété de métaux. Pour compenser le retrait du matériau, les pièces sont automatiquement mises à l’échelle.

 

Impression : L’impression FFF utilise une poudre métallique liée au plastique pour imprimer des couches de métal jusqu’à ce que votre pièce soit complètement formée.

 

Lavage : Les pièces doivent subir un processus de recimentation après l’impression. À cette étape, la cire est retirée de la pièce en la lavant dans un dégraissant. En conséquence, elle est prête pour la phase suivante.

 

Frittage : Ce processus est suivi par l’intercession de la pièce dans un four pour brûler tous les connecteurs plastiques et permettre à la poudre métallique de fusionner en une pièce 3D avec une densité relative d’environ 96 %.

 

Pièce finale : Maintenant, le métal « pur » est utilisé pour fabriquer la pièce. Dans cet état, elle peut être post-traitée et traitée comme n’importe quel autre métal.

 

Pensées finales

Chaque technologie d’impression 3D a des applications uniques. Le SLA est idéal pour les objets plus petits et détaillés avec des caractéristiques complexes. Une machine LFS est mieux adaptée à la production de haute volume qui produit constamment des résultats de haute qualité sans nécessiter de travail supplémentaire. Les personnes soucieuses de leur budget apprécieront le FFF. Utiliser cette technologie est facile, abordable, polyvalent et pratique. Elle est facile à utiliser, ne prend pas de place supplémentaire et ne nécessite pas de personnel professionnel pour sa configuration et son fonctionnement. Les processus d’impression 3D polyvalents des composites et des métaux les rendent idéaux pour la fabrication de pièces robustes par les entreprises.

Le moment est venu, les services d’IA font partie de notre avenir et nous permettent déjà de créer des équipements sophistiqués. Saviez-vous que la technologie de l’impression 3D peut également rendre l’IA plus utile ? Cette technologie révolutionnaire évolue continuellement, améliorant les choses. De nouvelles technologies merveilleuses sont désormais disponibles, comme l’Intelligence Artificielle. L’impression 3D associée à l’intelligence artificielle permet de nouvelles et passionnantes applications de la fabrication additive.

Les technologies combinées avec la fabrication additive sont, bien sûr, ce qui nous passionne le plus. L’impression 3D et l’intelligence artificielle sont abordées dans cet article. Quels avantages peut-on tirer de la combinaison de ces deux technologies ? Y a-t-il encore des limitations ?

Qu’est-ce que l’Intelligence Artificielle ?

L’intelligence artificielle, ou intelligence machinique, se réfère à l’intelligence affichée par les machines. Les machines sont capables d’apprendre et d’acquérir des informations de manière rationnelle et concluante. Ce faisant, des tâches avancées peuvent être réalisées sur ces dispositifs.

Les machines basées sur l’IA peuvent imiter le comportement intelligent des humains. Différents types de processus peuvent bénéficier de cette IA et de l’automatisation. Il en va de même pour la fabrication additive. L’intelligence artificielle peut améliorer de manière significative l’impression 3D pour la rendre plus efficace.

Utilisation de l’IA avec l’impression 3D

L’intelligence artificielle est souvent liée à des termes tels que l’apprentissage automatique, les réseaux neuronaux, l’automatisation ou la vision artificielle. L’idée ici est qu’une machine peut résoudre un problème donné par elle-même, sans intervention humaine, sur la base de données et d’expériences passées. Cela est particulièrement intéressant lorsqu’il est combiné avec les technologies d’impression 3D, car cela pourrait augmenter les performances d’une imprimante 3D en réduisant le risque d’erreur et en facilitant la production automatisée. En effet, de plus en plus de startups et de projets de recherche intègrent l’IA dans un produit ou service d’impression 3D.

 

Sur la base des données et des expériences passées, une machine peut résoudre un problème par elle-même, sans intervention humaine. La combinaison de l’impression 3D avec cette technologie est particulièrement intéressante car elle devrait augmenter les performances des imprimantes 3D en réduisant les erreurs et en automatisant les processus de production. Par conséquent, de nombreuses startups choisissent d’intégrer l’intelligence artificielle dans leurs produits et services. Le développement de nouveaux matériaux et l’automatisation de l’ensemble du flux de travail en impression 3D ne sont que quelques exemples.

Automatisation du flux de travail en impression 3D

L’automatisation du flux de travail en impression 3D est, par exemple, une application. Plusieurs étapes sont impliquées, y compris la création du fichier CAD, sa préparation pour l’impression dans un logiciel de découpe, et enfin l’impression. Chez Layers.app, nous permettons l’automatisation des étapes importantes, telles que la gestion de la production, avec notre logiciel conçu pour le flux de travail en impression 3D. Notre entreprise utilise l’intelligence artificielle pour automatiser des tâches manuelles comme la collecte de données et le suivi des coûts. En mettant en œuvre l’Intelligence Artificielle, le logiciel peut aider à améliorer l’utilisation des machines et planifier les ordres de production en fonction de la disponibilité. La sélection des matériaux peut également être automatisée avec l’IA ; le logiciel recommande le meilleur matériau en fonction des exigences de la pièce imprimée.

Pour imprimer en 3D votre projet, vous devez travailler sur votre modèle 3D en utilisant un logiciel CAD. Pour vous aider à créer des modèles 3D parfaits pour l’impression, l’IA est de plus en plus intégrée dans ces programmes de modélisation 3D.

L’intelligence artificielle peut être clairement incorporée dans le flux de travail de l’impression 3D et peut changer l’avenir de la fabrication

La combinaison de l’intelligence artificielle et de l’impression 3D peut également élargir la gamme de matériaux compatibles avec les imprimantes 3D, permettant à ces secteurs de créer des matériaux à haute température, comme dans l’aérospatiale.

 

Où intervient l’IA ?

Pour traiter de nouveaux matériaux haute performance, tous les paramètres de processus doivent être précisément ajustés. Les processus d’impression 3D doivent être surveillés avec de nombreux capteurs différents. Ensuite, nous analysons ce flux de données en utilisant l’intelligence artificielle et identifions des relations cachées que les humains pourraient ne pas être en mesure de reconnaître. Dans ces situations, l’intelligence artificielle a l’avantage : elle est capable de traiter de très grandes quantités de données très rapidement, ce qui est impossible pour les humains. De cette façon, les chercheurs peuvent maintenir les propriétés des matériaux d’alliages complexes.

Un processus d’optimisation de l’impression 3D

De plus, l’IA peut être utilisée pour améliorer le processus d’impression pour les objets 3D. Une analyse de l’imprimabilité d’un objet pourrait être effectuée avant le début de tout processus d’impression. De plus, la qualité d’une pièce peut être prédite et les erreurs d’impression peuvent être évitées, ce qui permet de gagner du temps.

Notre objectif chez Layers est d’utiliser l’IA dans notre logiciel pour améliorer l’efficacité et la qualité des processus de production des départements d’impression 3D. Avec l’industrie se tournant vers la fabrication de pièces finies, cela devient de plus en plus important.

Quelles sont les implications de l’intelligence artificielle et de la fabrication additive ?

Il peut y avoir un certain nombre de risques associés à toute nouvelle technologie. Un certain nombre d’imprimantes 3D peuvent en fait imprimer des armes, par exemple. Inversement, l’intelligence artificielle et la fabrication additive ne font pas exception. Nous entendons souvent dire que l’intelligence artificielle pourra surpasser les humains. Une large gamme d’objets peut cependant être facilement reproduite avec les technologies 3D actuelles. La sécurité et la confidentialité futures de ces fonctions pourraient être sérieusement compromises si l’intelligence artificielle est mise en œuvre. D’un côté, vous pouvez imprimer une arme et de l’autre, des os humains.

Ne voyez pas le verre à moitié vide : l’intelligence artificielle et l’impression 3D ont un avenir brillant ! Avec l’intelligence artificielle, l’apprentissage automatique et d’autres technologies avancées de l’industrie 4.0, les ingénieurs et les opérateurs peuvent passer moins de temps sur des tâches manuelles répétitives et plus de temps sur des processus plus innovants.

Intelligence artificielle et impression 3D : la combinaison du futur ?

Il est clair que ces deux technologies joueront un rôle majeur dans les années à venir, notamment dans les applications industrielles. La production de pièces utilisant la fabrication additive aujourd’hui nécessite un haut degré de connaissances spécialisées. Le flux de travail de l’impression 3D intégrera des règles d’IA. Avec des algorithmes plus sophistiqués, les humains auront à effectuer moins de tâches manuelles. Grâce à l’IA, de grandes quantités de données peuvent être utilisées pour mieux gérer les technologies 3D.

L’IA et l’impression 3D en sont encore à leurs débuts ; cependant, les quelques exemples ici montrent comment ces deux technologies stimulent l’innovation, facilitent la production et renforcent les capacités des concurrents. Une chose est certaine : cette révolution est prometteuse, peu importe jusqu’où elle va.

Au cours des 40 dernières années, l’impression 3D a subi des changements significatifs. Au fil du temps, la fabrication additive est passée d’une technologie révolutionnaire avec peu d’applications évolutives à ce qu’elle est aujourd’hui. Une puissante imprimante de bureau, pas beaucoup plus grande qu’un télécopieur standard de bureau, a remplacé les machines énormes, coûteuses et dangereuses des années 80. La grande variété d’imprimantes disponibles aujourd’hui résout une grande variété de problèmes, mais elles fonctionnent toutes en utilisant différents types de logiciels d’impression 3D appelés slicers. Le logiciel de découpe fournit les instructions d’impression pour convertir un modèle numérique en impression 3D.

 

Quelles sont les fonctions d’un slicer ?

Les slicers convertissent les modèles 3D numériques en G-code, ou langage de contrôle, afin de permettre à l’imprimante d’imprimer le modèle dans un espace tridimensionnel. En l’absence de slicer, les imprimantes 3D ne seraient rien de plus que des presse-papiers sophistiqués. Le logiciel de découpe est nécessaire pour chaque imprimante 3D sur le marché aujourd’hui pour imprimer. Un abonnement au logiciel de découpe est souvent requis pour utiliser la plupart des imprimantes amateurs sur le marché. De plus, il existe plusieurs programmes logiciels sur le marché compatibles avec différents types d’imprimantes ; PrusaSlicer, Netfabb Standard et Simplify3D en sont quelques exemples. Les amateurs et les fabricants d’imprimantes industrielles peuvent bénéficier de ces outils. Cependant, ces programmes ont leurs inconvénients. Un grand nombre de ces sites sont imprécis, peu fiables, nécessitent des abonnements payants et sont difficiles d’accès. Cependant, les imprimantes 3D industrielles nécessitent des logiciels plus sophistiqués pour une précision de haut niveau. Ces programmes sont plus adaptés aux machines plus simples.

 

Le logiciel de découpe Layers offre de nombreux avantages

Avec Layers, les fichiers STL peuvent être découpés en petits morceaux qui peuvent ensuite être imprimés avec un haut niveau de précision. Le logiciel de découpe proposé par Layers fixe la barre pour l’ensemble de l’industrie. Des milliers de pièces d’utilisation finale sont alimentées par Layers, utilisées dans d’innombrables applications par des entités de fabrication dans diverses parties du monde. Qu’est-ce qui différencie Layers de ses concurrents ?

Le slicer Layers est en ligne

Votre entreprise peut automatiser la tarification en utilisant le processus de découpe en ligne. Par conséquent, vos clients peuvent télécharger leurs fichiers en ligne et découper le modèle 3D selon leurs préférences.

 

Mises à jour en temps réel

La fabrication est une entreprise difficile à gérer. Un paysage de fabrication dynamique est nécessaire pour répondre aux exigences d’une économie mondiale en constante évolution. Vous devez vous fier à des outils qui fournissent des résultats cohérents et nécessitent peu de maintenance à mesure que les variables pour gérer votre opération commerciale évoluent. Avec Layers, vous n’avez qu’à appuyer sur mise à jour lorsqu’une nouvelle mise à jour est disponible. Vous ne serez jamais facturé de frais cachés ni ne subirez de temps d’arrêt. Layers se mettra à jour en temps réel, passant au dernier matériau dès qu’il sera disponible, sans nécessiter de recommander des bobines. Si simple.

 

Sécurité

La sécurité des fichiers STL n’est pas une priorité dans la plupart des logiciels de découpe de moindre qualité. Il est très probable que vous ayez une propriété intellectuelle brevetée derrière vos pièces, ce qui peut apporter une valeur immense à votre entreprise. La sécurité a été intégrée dans la conception de l’architecture cloud de Layers.

 

Coût

L’impression 3D est composée de nombreux composants, y compris le logiciel de découpe 3D. Sans cela, les imprimantes ne pourront pas fonctionner et les pièces fabriquées avec des logiciels CAD seront limitées à vos propres préférences.

En plus d’imprimer de belles pièces avec des finitions de surface impeccables, Layers est facile à utiliser même pour les utilisateurs novices. Appuyez sur entrer après avoir téléchargé le fichier STL, sélectionné vos matériaux d’impression et défini le calendrier d’impression. Il ne faut que quelques clics pour créer tout ce que vous pouvez imaginer avec Layers.

Avez-vous déjà imprimé en 3D une pièce qui avait des points plats ou des surfaces facettées là où des courbes lisses étaient censées être ? Ou peut-être avez-vous juste vu une photo d’une impression 3D qui ressemblait à un CGI de basse résolution des années 90 ? Vous n’êtes pas seul, et ce n’est pas la faute de votre imprimante 3D — le coupable est probablement un manque de résolution dans le fichier STL utilisé pour créer la pièce !

Comment fonctionnent les fichiers STL ?

En tant que format de fichier standard pour l’importation de modèles 3D dans un programme de découpe pour la préparation à l’impression 3D, les fichiers STL ont été initialement créés pour être utilisés avec l’impression 3D par stéréolithographie à la fin des années 1980 (STL signifie Stéréolithographie). Il est presque certain que vous êtes déjà tombé sur un fichier STL si vous avez déjà utilisé une imprimante 3D ou conçu quelque chose pour l’impression 3D – mais saviez-vous que tous les fichiers STL ne sont pas les mêmes ? En fait, vous pouvez concevoir un modèle 3D qui répond à vos exigences fonctionnelles, puis créer un fichier STL à partir de ce modèle qui produira des pièces hors spécifications.

Un fichier STL est simplement une série de triangles qui (en général) forment une maille qui approximativement représente les surfaces continues d’un modèle 3D. Les fichiers STL contiennent des coordonnées tridimensionnelles organisées en ensembles de trois avec un vecteur normal – chacun de ces ensembles, ou sommets (coins) du triangle, a une orientation normale au plan décrit par les trois points du triangle.

Idéalement, les STL destinés à l’impression 3D devraient inclure une maille bien formée, avec 2 faces par arête de chaque triangle (ce que l’on appelle parfois un STL manifold, ou sans trous).

La spécification du fichier STL ne précise aucune condition de manifold, puisqu’il s’agit simplement d’une liste de coordonnées et de vecteurs. Dans les fichiers STL, surtout ceux créés directement à partir de scanners 3D, la géométrie peut être non-manifold ou incomplète, ce qui les rend difficiles à imprimer correctement en 3D, ce qui peut ensuite causer des problèmes lors du découpage.

La plupart des logiciels de CAO couramment utilisés prennent en charge l’exportation STL, y compris la plupart des logiciels de CAO commerciaux, ainsi que de nombreux logiciels open source et de loisir. Vous pouvez généralement trouver des options d’exportation STL en recherchant sur le web votre programme de CAO et le nom de votre logiciel.

 

L’importance de l’impression 3D avec des fichiers STL

Étant donné que les triangles sont des formes planes et 2D, les fichiers STL ne peuvent représenter avec précision que des collections de triangles. Essentiellement, toute forme qui n’a pas de surfaces courbes, comme un cube ou un rectangle, suppose que les triangles de la maille sont plus petits que les plus petites caractéristiques du modèle.

En plus des pièces courbes, il y a des trous, des congés, des rayons, des révolvers, ainsi que des courbes et géométries organiques. Un fichier STL ne peut qu’approximativement représenter ces caractéristiques et surfaces courbes (non planes), quelle que soit la précision des paramètres d’exportation STL.

Comment dois-je gérer mes fichiers STL ?

Si vous êtes satisfait de la qualité de vos impressions 3D et de la façon dont elles sont traitées, félicitations – il n’y a pas besoin de changer quoi que ce soit ! Le problème peut être causé par des fichiers STL générés avec des paramètres de résolution d’exportation trop élevés ou trop bas, donc si vous rencontrez des problèmes, cet article peut vous aider. Les STL de basse résolution se caractérisent par des zones excessivement plates dans des régions qui devraient être lisses. Lorsque vous découpez des fichiers STL avec une résolution excessivement élevée, vos pièces imprimées en 3D seront magnifiques, mais les fichiers volumineux entraînent des temps de découpe longs et peuvent provoquer des retards lors du réglage de la vue des pièces dans des cas extrêmes.

Les fichiers STL ont été si largement adoptés en raison de leur simplicité, ce qui a permis à une large gamme de logiciels d’ingénierie et de conception de facilement prendre en charge, éditer et générer des fichiers STL à partir d’autres modèles 3D, qui peuvent ensuite être imprimés sur presque toutes les imprimantes 3D. L’inconvénient des STL est également leur simplicité, car ils ne contiennent aucune information sur le système d’unités (millimètres, pouces, pieds, etc.) dans lequel ils ont été conçus et la résolution d’un fichier STL ne peut pas être déterminée par lui-même ni comment il représente bien le modèle original.

Les fichiers STL qui sont trop grossiers et qui ont été générés sans une résolution suffisante sont le problème le plus courant auquel les utilisateurs sont confrontés. L’indication la plus évidente de cela est la présence de points plats et de zones facettées dans les pièces qui ont été conçues avec des courbes lisses.

Vous pouvez contrôler la densité d’une maille triangulaire lorsque vous exportez un STL depuis votre logiciel de CAO afin que la géométrie d’une pièce soit définie. C’est parce que votre logiciel de CAO essaie d’optimiser pour une petite taille de fichier STL, donc il tentera de créer la maille la plus grossière et la plus basse résolution possible, mais les paramètres que vous spécifiez peuvent forcer le logiciel à utiliser une maille de plus haute résolution pour certaines caractéristiques et géométries. Le modèle mental que vous devriez adopter ici est de considérer ces paramètres d’exportation comme forçant le processus d’exportation à générer des mailles plus fines et plus détaillées.

De nombreux logiciels de CAO offrent aujourd’hui aux utilisateurs le choix entre deux paramètres d’exportation pour les dimensions linéaires et angulaires : l’un appelé tolérance chordale (ou déviation chordale) et l’autre appelé tolérance angulaire (ou déviation angulaire). Il est important que la sortie STL réponde à tous les critères spécifiés par les paramètres d’exportation que vous avez sélectionnés. Un réglage de maille qui nécessite une maille de haute résolution peut être plus restrictif (ou simplement le paramètre limitant) en fonction de la géométrie de cette caractéristique. Le paramètre limitant variera généralement à travers la géométrie d’une pièce en réponse à différentes caractéristiques.

D’autres réglages peuvent être disponibles dans certains logiciels de CAO, qui peuvent inclure des options de longueur de facette triangulaire minimale et maximale en plus des tolérances chordales et angulaires. Nous recommandons de laisser ces réglages à leurs valeurs par défaut, sauf si vous avez une raison spécifique de vouloir les changer. En général, ceux-ci sont utilisés pour résoudre des problèmes d’exportation STL dans des cas limites.

Mesurer la qualité de la maille par rapport à la taille du fichier

Si vous recherchez une maille STL plus précise et plus lisse, vous pourriez être tenté de régler les paramètres de résolution de votre logiciel de CAO au maximum et de vous en aller. En conséquence, l’augmentation de la résolution de l’exportation STL entraîne également un fichier STL plus volumineux, ce qui entraîne généralement des temps de traitement plus longs, tant pour la création du STL, son téléchargement, que pour son traitement pour l’impression 3D. Dans certains cas, la résolution du fichier STL peut dépasser la précision de la machine de votre imprimante 3D, ce qui signifie que vous pourriez finir par payer un prix pour une résolution STL qui n’est en fait pas reflétée dans les pièces imprimées.

Nous recommandons de choisir vos paramètres d’exportation STL de manière à ce que la résolution et la taille du fichier soient équilibrées pour répondre à vos exigences fonctionnelles. Ces paramètres ont été trouvés utiles comme point de départ :

• Format STL binaire (taille de fichier plus petite que ASCII)
• Tolérance/déviation chordale de 0,1 mm [0,004 in]
• Tolérance/déviation angulaire de 1 degré
• Longueur de côté minimale de 0,1 mm [0,004 in]

Nous recommandons de réduire la taille du fichier en augmentant les tolérances chordales et/ou angulaires jusqu’à ce que la taille du fichier STL ne dépasse pas 20 MB. Une grande taille de fichier peut empêcher la préparation du STL pour l’impression 3D et ralentir le traitement. Veuillez garder à l’esprit que votre tolérance pour ce que vous pouvez gérer en termes de résolution STL et de temps de traitement logiciel variera en fonction de vos préférences personnelles.

Il peut y avoir des échecs en impression 3D. Tout opérateur d’imprimante 3D sait que l’impression d’un objet n’est pas aussi simple que de créer un modèle et de cliquer sur « imprimer ». Plusieurs facteurs jouent un rôle dans le succès et la qualité d’une pièce imprimée. Il est possible que même l’ingénieur, le designer ou le passionné d’impression 3D le plus expérimenté échoue dans son impression. La Conception pour l’Imprimabilité (DFP) est un cadre conceptuel pour concevoir des objets imprimables qui maximisent le taux de réussite des pièces imprimées en 3D. Même dans ce cas, il arrive parfois que les pièces imprimées ne soient tout simplement pas correctes. Chez Layers, nous avons fait une priorité de fournir à tous nos clients un outil de test entièrement automatisé pour analyser la printabilité de chaque modèle 3D dès le début de la construction d’une plateforme permettant aux fabricants et aux ingénieurs d’imprimer des pièces industrielles partout dans le monde.

Comment fonctionne la Vérification de Printabilité ?

L’impression 3D offre la possibilité de personnaliser les produits de manière inédite. La conception de chaque modèle 3D le rend unique. C’est pourquoi il est important d’évaluer la printabilité de votre fichier pour garantir qu’il peut être imprimé en 3D avec succès. Un contrôle complet de tous les fichiers téléchargés est effectué automatiquement par —Layers –. Afin de réaliser une vérification complète de la printabilité, l’outil analyse toutes les variables qui influencent le succès ou l’échec éventuel de l’impression. Notre vérification de printabilité est divisée en deux étapes pour garantir le plus haut degré de précision et de fiabilité. Sur Layers, chaque étape se trouve aux deux extrémités opposées du processus de commande :

Téléchargement de fichier – Lors du téléchargement d’un document imprimable, notre logiciel appliquera un Contrôle Géométrique à ce document pour identifier les caractéristiques suivantes :

● Taille

● Largeur

● Profondeur

● Hauteur

● Volume

● Surface

Grâce à cela, le logiciel Layers peut identifier le matériau, la technologie et l’imprimante appropriés pour la création d’un objet. De plus, cet outil fournit une liste des lieux d’impression possibles pour le fichier.

Après la commande – Une fois la commande passée, le matériau exact et le type d’imprimante utilisés pour fabriquer l’élément personnalisé sont confirmés. Une fois téléchargé, l’outil vérifie le fichier par rapport aux directives de conception telles que :

● Épaisseur des parois

● Taille de la Boîte Englobante

● Densité du Modèle

● Intégrité du Modèle

● Orientation

● Trou

● Surface

● Résistance (basée sur les propriétés du matériau)

● Autres variables

 

 

Préparation automatique des impressions 3D

Avec le logiciel Layers, la procédure de préparation d’un modèle 3D pour l’impression est entièrement automatisée, remplaçant le processus manuel de préparation d’un tel modèle. Grâce aux processus automatisés, les impressions sont plus détaillées et de meilleure qualité en raison des textures, de l’éclairage et des matériaux. Le logiciel Layers permet la publication physique de modèles complexes et non conventionnels via l’impression 3D, en mettant à l’échelle et en renforçant les pièces selon les propriétés du matériau. En plus d’optimiser le modèle pour la technique d’impression, il augmente la qualité de la pièce personnalisée sans affecter ses spécifications. Ainsi, les temps d’impression sont réduits, les déchets diminués et les coûts diminués.

 

Que se passe-t-il lorsqu’un modèle 3D échoue à la vérification de printabilité ?

Un modèle 3D qui échoue à la vérification de printabilité peut être automatiquement ajusté, préparé et amélioré par le logiciel. Malgré cela, la plupart des composants industriels ont des directives de conception extrêmement spécifiques, par exemple, où l’ajout de 1 mm peut rendre le produit personnalisé inutilisable. Un ingénieur de Layers sera informé par notre outil que la vérification de printabilité a échoué, puis contactera le téléchargeur. Les ingénieurs de Layers recommanderont soit un autre matériau, soit approuveront la préparation du fichier pour l’impression après avoir compris les spécifications exactes de la pièce personnalisée. Pour les entreprises qui souhaitent mettre en œuvre l’AM, le plus grand défi est de prendre la bonne décision. Les entreprises de fabrication peuvent utiliser Layers pour se préparer à l’avenir. Avec notre assistance, vous pouvez réaliser un rapport détaillé sur la faisabilité technique et économique de l’impression 3D pour votre entreprise. Layers  facilite la planification de votre mise en œuvre de l’impression 3D basée sur des données précises.