Nombreux sont ceux qui se contentent d'appeler la fabrication additive "impression 3D" ou qui utilisent le terme "prototypage rapide" pour tenter de la définir. Cependant, ces deux procédés sont des sous-ensembles de la fabrication additive.

La fabrication additive (MA) englobe en fait de nombreuses technologies en plus de l'impression 3D et du prototypage rapide (RP), telles que la fabrication numérique directe (DDM), la fabrication par couches et la fabrication additive.

La fabrication additive (AM) peut être utilisée pour décrire les nombreuses technologies utilisées pour créer des objets en 3D en ajoutant couche sur couche de matériau. La fabrication additive construit des géométries par "ajout", tandis que la fabrication soustractive est le nom du processus dans lequel les pièces sont créées par enlèvement de matière.

Qu'il s'agisse de plastique, de céramique, de métal ou de béton, et comme la technologie se développe chaque semaine, au moment où vous lirez cet article, nous pourrions voir des tissus humains et d'autres objets du quotidien utilisés dans la fabrication additive.

Les limites de l'utilisation de la fabrication additive sont infinies. Aux premiers jours de l'utilisation de l'AM, l'accent était mis sur la production de prototypes aussi rapidement que possible. Cependant, bien que le prototypage rapide reste un facteur important pour l'utilisation de l'AM. Plus récemment, elle a été utilisée pour fabriquer des produits finis dans de nombreuses industries.

Là encore, les possibilités sont infinies. Sur Photocentric , nos imprimantes sont utilisées pour produire des pièces d'avions, d'automobiles, de cabinets dentaires, d'implants médicaux, de films, de produits de mode, de machines agricoles, de bijoux, de vêtements de sport, de lunettes et de nombreux autres secteurs.

Depuis le début du siècle, la plupart des industries ont connu une révolution numérique. Désormais, l'AM peut apporter la flexibilité et l'efficacité numériques aux opérations de fabrication de la plupart des entreprises.

Alors, qu'est-ce que la fabrication additive ? En termes simples, la fabrication additive est l'avenir.

Comment fonctionne la fabrication additive ?

Comme nous l'avons vu, la fabrication additive fait référence à des technologies qui développent des objets tridimensionnels, une couche à la fois. Chaque couche successive se lie à la couche de matériau précédente.

Toutefois, le processus commence par la création de l'objet requis. Les objets sont définis numériquement par un logiciel d'impression 3D. Les fichiers de conception assistée par ordinateur (CAO) sont convertis en fichiers .stl qui montrent l'objet découpé couche par couche.

Une fois qu'une esquisse CAO est produite, l'équipement d'AM lit les données du fichier CAO et dépose ou ajoute des couches successives de liquide, de poudre, de matériau en feuille ou autre, couche sur couche, pour fabriquer un objet 3D. Les différentes imprimantes 3D fonctionnent de différentes manières. Le matériau est soit déposé, soit fondu, soit durci pour fusionner la pièce finale.

Exemples de fabrication additive (MA)

ALS

La stéréolithographie (SLA), inventée dans les années 1980, a été la première technologie d'impression 3D au monde. Ce format nécessite l'utilisation de la technologie laser pour polymériser couche sur couche une résine photopolymère (polymère qui change de propriétés lorsqu'il est exposé à la lumière). La construction se produit dans une TVA ou un bassin de résine lorsqu'un faisceau laser y est dirigé et polymérise la résine. Pendant le cycle de construction, la plate-forme est continuellement repositionnée, en abaissant chaque fois l'épaisseur d'une seule couche. Le processus se répète jusqu'à ce que la construction ou le modèle soit terminé.

LCD

La fabrication additive LCD fonctionne de manière très similaire à la SLA. Toutefois, au lieu d'utiliser un laser, un écran LCD est utilisé comme source de lumière pour garantir un processus plus rapide. Avec ce format, des couches entières sont encodées simultanément, plutôt que de petites zones par zones. L'impression LCD bénéficie de l'une des plus grandes avancées technologiques de ces 50 dernières années, avec l'utilisation d'écrans de visualisation. Elle permet de produire des volumes beaucoup plus importants que les autres méthodes, créant ainsi de nouveaux produits à des taux jusqu'alors inimaginables. La simplicité du processus est sa force, si l'on utilise la lumière du jour plutôt que les UV, l'exposition est régulière et la machine stable pour de nombreuses années d'utilisation.

FDM

Tout comme le SLA, le procédé de modélisation par dépôt en fusion (FDM) implique l'utilisation de matériaux thermoplastiques injectés par des buses sur une plate-forme. Ces matériaux sont des polymères qui se transforment en liquide sous l'effet de la chaleur et se solidifient en solide lorsqu'ils refroidissent, avant l'application de la couche suivante. Le processus se répète jusqu'à ce que la construction ou le modèle soit terminé.

MJM

La modélisation multijet (MJM) est un processus de fabrication additive similaire à celui d'une imprimante à jet d'encre ordinaire, dans la mesure où une tête se déplace le long des dimensions x, y, z selon les besoins, en appliquant des couches de matériau thermopolymère, couche par couche.

Bien qu'il s'agisse d'un procédé très précis, les modèles MJM ne conviennent généralement pas aux prototypes fonctionnels car les matériaux utilisés sont légèrement plus fragiles et ne résistent pas aux UV. La liberté géométrique est également limitée et les coûts des matériaux sont élevés par rapport aux autres procédés d'impression 3D.

3DP

Le jet de liant 3DP est un procédé de fabrication additive qui consiste à construire un modèle dans un récipient où un liant liquide est déposé de manière sélective pour joindre des particules de poudre d'amidon ou de plâtre. Les couches de matériau sont ensuite collées pour former un objet. La tête d'impression dépose stratégiquement le liant dans la poudre. La boîte de travail tombe, une autre couche de poudre est alors étalée et du liant est ajouté. Petit à petit, la pièce se développe grâce à la superposition de la poudre et du liant.

SLS

Semblable par certains aspects à la technologie SLA, le frittage sélectif par laser (SLS) utilise un laser à haute puissance pour fusionner ensemble de petites particules de plastique, de métal, de céramique ou de verre. Pendant le cycle de construction, la plate-forme s'abaisse couche par couche. Le processus se répète jusqu'à ce que la construction ou le modèle soit terminé. Cependant, contrairement à la technologie SLA, le matériau de support n'est pas nécessaire car la pièce est soutenue par un matériau non fritté.

Autre

Bien qu'il existe d'autres technologies d'impression 3D, elles ne méritent pas d'être abordées dans le cadre de la fabrication additive.

Avantages de la fabrication additive

Gain de temps

Bien qu'elle ne concerne pas uniquement le prototypage, la fabrication additive est idéale pour obtenir rapidement des prototypes. Comme nous l'avons vu, ce procédé permet de fabriquer des pièces directement à partir d'un fichier CAO en 3D, ce qui élimine le coût et la longueur du processus de création de montages ou de matrices.

Flexibilité de la conception

La rapidité du processus de fabrication permet de travailler en permanence sur les modifications apportées aux conceptions, ce qui permet d'améliorer la pièce sans retards importants ni augmentation des coûts de mise à jour de l'outillage.

Géométries complexes

La fabrication additive permet aux ingénieurs d'expérimenter de nouvelles idées, de concevoir des pièces libérées des contraintes d'usinage antérieures et d'incorporer des complexités impossibles à réaliser avec d'autres méthodes. Des caractéristiques complexes peuvent désormais être intégrées directement dans la phase de conception. Les pièces qui nécessitaient auparavant l'assemblage et le soudage de plusieurs pièces peuvent désormais être construites en une seule pièce, ce qui leur confère une plus grande solidité et une plus grande durabilité.

Réductions de poids

Les concepteurs peuvent réduire le besoin de pièces supplémentaires lourdes, tout en maintenant la résistance et l'intégrité de la pièce, en incorporant les structures dans la phase de conception, ce qui élimine le besoin de matériaux et de composants excédentaires.

Environnement

La fabrication additive est considérée comme un processus beaucoup plus respectueux du carbone que les autres, car elle produit moins de déchets que la fabrication soustractive.

À l'adresse Photocentric , nous avons inventé l'impression 3D LCD, qui est déjà la forme d'impression 3D la plus faible en carbone. Nous développons actuellement la prochaine gamme d'écrans en utilisant des écrans monochromes qui laissent passer trois fois plus de lumière que les écrans couleur. En utilisant la centrifugation au lieu du lavage et l'éclairage sélectif des zones dans un processus autonome, nous pouvons proposer des méthodes de fabrication à l'empreinte carbone encore plus faible.

Économies d'argent

Au bout du compte, les autres avantages sont insignifiants si le processus coûte plus cher au fabricant. Cependant, la fabrication additive réduit le coût pour les industries de nombreuses façons. Tout particulièrement le coût astronomique de la production d'outils, de matrices et de dispositifs de fixation.

Avec l'augmentation supplémentaire des coûts logistiques, le fait de pouvoir imprimer ses propres pièces sur place a permis aux clients d'économiser des milliers de dollars sur l'expédition de pièces provenant de destinations lointaines.