Imprimante 3D, tout ce qu'il faut savoir
C'est le niveau ultime du bricolage: passer de l'assemblage à la fabrication des composants.
L'impression tridimensionnelle va-t-elle suivre le même chemin que la réalité virtuelle, avec des perspectives prometteuses, mais en fait une diffusion commerciale à tout petits pas, les écrans 3D étant l'un d'entre eux?
En fait il y a une différence fondamentale, c'est que la réalité virtuelle interagit avec le corps humain qui ne peut s'accommoder de toute les façons dont on modifie la perception, tandis que l'impression 3D ne concerne que des objets. Son utilisation est beaucoup plus facile et la progression accélérée.
Du dessin à l'objet solide
Le principe consiste à traduire le dessin d'un objet en 3D, que l'on peut déplacer sur un écran et voir sous toutes ses faces, en surfaces superposées. Une imprimante peut alors passer de la 2D, qui consiste à déposer le matéraux en chaque point d'un plan par déplacemment de la tête d'impression, à la 3D en ajoutant plan après plan.
Il n'y a pas de limites à la complexité de l'objet produit, comme on peut le voir sur l'image à droite. La Chine a choisit cette technologie pour restaurer les éléments de la Cité Interdite dégradés par le temps ou les hommes ou dont des parties manquaient. Les originaux ont été scannés ou reproduits par un logiciel 3D et les répliques réalisée par une équipe du Loughborough Design School in the East Midlands of England.
Il n'y a pas non plus de limite à la taille des objets pourvu que l'on se dote du matériel approprié. Ainsi le site Contour Crafting montre que l'on peut construire une maison avec une imprimante pliante que l'on peut placer dans le coffre d'une voiture.
Plusieurs technologies sont utilisées, la stéréolithographie est la plus courante et consiste à déposer une résine qui est ensuite durcie à la chaleur.
Le modèle de l'objet est créé avec un logiciel de conception assistée par ordinateur ordinaire comme Blender par exemple. Le fichier CAO est ensuite utilisé par le firmware de l'imprimate pour réaliser la translation en surfaces superposées.
Un nouvelle technologie, l'impression volumétrique est apparue en 2019 qui utilise la lumière pour solidifier une forme à l'intérieur d'un liquide. Outre l'avantage de la vitesse et la précision, elle permet d'ajouter un élément 3D à un objet existant comme par exemple un manche à une tige de tournevis. La démonstration en vidéo.
Quels matériaux peut-on utiliser?
Les imprimantes 3D n'utilisent pas seulement du plastique. Si le modèle d'imprimante est suffisamment évolué, comme un examplaire de la série Eden, on peut aussi bien utiliser différents matériaux:
- Du métal.
- De la céramique.
- Des métaux précieux, pour la joaillerie.
- Du verre recyclé.
Tous ces matériaux et de nombreux autres, 25 au moins, sont disponibles à la vente chez Shapeways pour un prix qui va de 2$ le pain de 4 cm3 à 20$ (pour l'argent).
Ces matériaux offrent aussi un choix de différentes couleurs.
Vidéos
- iModela. L'imprimante 3D pour la maison.
- Le robot d'impression à l'oeuvre.
Modèles d'imprimantes
- Rep Rap. Imprimantes en kit et en plastique open source. On peut la réparer en imprimant ses propres composants.
- Vous pouvez aussi construire votre propre imprimante Buildatron. (Anglais).
- Imprimante métal open source. Les plans pour créer vous même votre imprimante capable de réaliser des objets en métal.
- Da Vinci. Pour environ 450 €, peu chère pour réaliser des objets de taille moyenne. Le matériau se présente sous forme de cartouches en 12 couleurs différentes, pour environ 25 € par cartouche.
- Construire sa propre imprimante 3D. Pour 100 $ avec quelques outils on réalise soi-même une imprimante capable de réaliser des objets de taille moyenne. (Anglais).
Outils de modélisation
- Autodesk Tinkercad. Un logiciel qui réalise un modèle 3D de ce que vous présentez à une tablette. Facile a utiliser avec une interface simple. AutoDesk 123D Catch, vidéo.
- OpenSCAD. Un autre logiciel gratuit pour tout système.
- Matterport. Il s'agit d'un appareil couplé à un ordinateur qui permet de scanner un objet concret pour produire un modèle 3D, lequel sera imprimé pour reproduire l'original. Vidéo sur le site.
Exemples d'applications
Chaussure adaptée au pied
Ce modèle de course grâce à sa légèreté et sa parfaite adéquation au pied de l'athlète, elle est faite d'après celui-ci, permet une amélioration de performances de 3.5%. Il va sans dire que les premiers à l'utiliser vont battre des records. On peut aussi bien réaliser un modèle de ville pour chacun, fait sur mesure avec laquelle il aura un confort parfait. C'est sans doute l'avenir des chaussures...
Le modèle présent est fait de nylon polyamide, selon la technique du SLS (Selective Laser Sintering, en français frittage laser sélectif), à partir d'une poudre de matériaux. Ce n'est pas l'imprimante de tout le monde pour l'instant.
La voiture imprimée
Elle s'appelle Urbee 2 et a été créée par Jim Kor. La voiture imprimée ne simplifie pas seulement la chaîne de production, elle permet aussi de concevoir le plus librement possible la création, de répondre aux contraintes mécaniques de façon optimale. Le résultat est une voiture pesant deux fois moins lourd, donc très économe en carburant, tout en ayant la même solidité qu'un modèle de grande série.
C'est une voiture à trois roues au profil très aérodynamique, faite de plastique ABS comme souvent les voitures sportives mais obtenue par impression 3D, couche par couche. Le chassis (sauf la base qui est en métal) se fabrique entièrement par impression, donc on lance la production à partir d'un modèle virtuel et on revient quand le travail est achevé!
Il n'y a pratiquement pas de joints dans ce véhicule construit en bloc. Un moteur électrique est ajouté en fin de fabrication.
L'inconvénient du système toutefois, est qu'en cas d'accident et de carrosserie brisée, il faut remplacer l'ensemble! Mais cela conviendrait parfaitement à la fabrication d'un avion ou d'un sous-marin...
D'autres exemples d'applications de l'impression 3D sur 3ders.org. De la mâchoire artificielle au modèle réduit.
Acheter des objets fabriqués selon un dessin
En attendant que des boutiques se créent dans les quartiers, il est possible de faire fabriquer sur demande des objets dont les caractérisques sont personnalisées.