Essais & Simulations n°117

Essais et Modelisation
partie des techniques d’impression 3D.
C’est cette technique qui est utilisée
dans les nouvelles machines compactes
de table accessibles ; « il s’agit
grosso modo d’un mini pistolet à colle
qui fait fondre un thermoplastique à
la chaleur. Le plastique fondu est déposé
par une petite buse pour constituer
couche après couche une pièce
en volume. » Enfin, parmi les autres
technologies d’impression 3D existe la
strato-conception ; celle-ci consiste à
empiler des plaques prédécoupées à
l’aide de machines-outils de découpe.
« Ce procédé présente un intérêt certain
pour réaliser des pièces de grande
taille avec un classique centre d’usinage
».
Autre point important, un problème
se pose à l’impression 3D, celui de la
« pyramide à l’envers ». Concrètement,
pour déposer de la matière au-dessus
du vide (parties en porte-à-faux par
exemple), il faut construire une sorte
d’échafaudage provisoire que l’on appelle
« support d’impression ». La plupart
des procédés utilisent pour cela
deux matières : la matière de la pièce à
fabriquer et une seconde matière pour
la construction des supports ; cette dernière
étant le plus souvent soluble dans
un solvant pour l’éliminer facilement à
la fin du processus d’impression. Ainsi,
les machines industrielles possèdent
le plus souvent deux têtes d’impression.
Une innovation importante qui a
permis la production de ces nouvelles
imprimantes 3D compactes et peu
couteuses est la mise au point d’un
procédé avec une seule matière et une
seule tête d’impression pour construire
la pièce et ses supports d’impression.
Des astuces ont été trouvées pour que
les supports se détachent facilement
du modèle lui-même.
Quand le grand public fait réagir
l’industrie
Les progrès en matière de fabrication
additive ont permis à l’industrie d’avancer
considérablement en passant de
l’étape du simple « prototypage rapide
» à celui de la fabrication par
impression 3D de pièces réellement
fonctionnelles. « Depuis les années
80, les technologies d’impression 3D
n’ont cessé de se perfectionner ; de
nouvelles techniques ont été inventées
et, dans le même temps, la diffusion
plus large des matériels a permis
une baisse régulière de leurs coûts »
se souvient Étienne Bernot. Ce mouvement
s’est accéléré ces dernières
années avec en particulier l’arrivée
dans le domaine public des premiers
brevets des années 80. C’est d’ailleurs
comme cela qu’a été reprise et
simplifiée la technologie du dépôt de
fil pour la réalisation d’imprimantes 3D
simples, compactes et relativement faciles
à produire. Cela c’est fait d’abord
au sein d’universités (MIT), dans un
système collaboratif. Aujourd’hui on ne
compte plus les laboratoires d’université,
les fab lab et les Startup qui travaillent
à mettre au point ou améliorer
des imprimantes 3D.
Ce phénomène prend de l’importance
si l’on considère que cette technologie
est plutôt simple et nécessite seulement
une sorte de mini pistolet à colle
piloté par un ordinateur et capable
de se déplacer sur trois axes. Parallèlement,
des logiciels libres « open
source » sont devenus de plus en plus
performants et accessibles.
L’ancien président de Makerbot, avant
de créer la première grande entreprise
à produire des machines bon marché,
a beaucoup travaillé avec les laboratoires.
Parallèlement à ce phénomène, les
grands industriels historiques du secteur
de l’impression 3D s’y mettent
à leur tour pour proposer des petites
machines compactes et bon marché
à dépôt de fil. C’est ainsi que Makerbot
a été racheté l’an dernier par
Stratasys, un des leaders mondiaux
de l’impression 3D. De la même façon
que l’Anglais BFB a été racheté
par 3D Systems. Enfin, TierTime, un
grand fabricant d’imprimantes professionnelles,
a créé sa propre gamme
de machines compactes de table en
s’appuyant sur ses moyens et son savoir-faire
industriel.
Cet engouement pour l’impression 3D
se ressent encore essentiellement auprès
du grand public et des amateurs
désireux de se lancer eux-mêmes dans
la fabrication du produit de leurs rêves.
Les nouvelles machines accessibles
font découvrir au plus grand nombre
l’impression 3D, jusqu’alors onéreuse
et compliquée, réservée aux domaines
professionnels de pointe. D’autant que
la diffusion de plans et de logiciels
open-source par Internet, la baisse des
prix et la disponibilité « sur étagère »
des composants nécessaires pour
concevoir une machine 3D ont alimenté
cette mouvance. Il faut noter que le
plus souvent, ces machines issues de
l’ « open source » sont proposées en
kit pour ne répondre à aucune certification
de norme. Dans ce cas, il est probable
que ce modèle n’a pas d’avenir
en dehors des quelques passionnés
bricoleurs.
Des limites restent à franchir
L’intérêt de la fabrication additive réside
avant tout dans les possibilités
qu’elle ouvre pour réaliser presque
sans contrainte et presque sans intervention
humaine n’importe quelle
forme, même complexe, contrairement
aux procédés classiques comme le
moulage ou l’usinage qui nécessitent
de dessiner des pièces démoulables
ou usinables. Ces procédés dits classiques
mettent en œuvre aussi des
machines et des outils nécessitant une
formation solide des opérateurs. Par
exemple, dans l’usinage, pour réaliser
un trou, il faut choisir le bon foret
adapté à la matière à percer, choisir la
bonne vitesse de perçage, fixer correctement
la pièce, régler la machine pour
percer où il faut et à la bonne profondeur.
Et le trou ne pourra être que rond
et droit. Alors que par impression 3D,
on peut dessiner un trou de n’importe
quel profil et qui serpente comme on
veut à l’intérieur d’une pièce ; ensuite,
il suffira presque d’appuyer sur la commande
« imprimer » pour que la machine
réalise toute seule la pièce finie.
Essais & Simulations • JUIN 2014 • PAGE 23