L'impression 3D n'est pas une nouvelle technologie. Elle est utilisée dans l'industrie depuis 30 ans. Dans le monde d'aujourd'hui, cependant, l'impression 3D de niveau industriel, connue sous le nom de fabrication additive, et l'usinage CNC avancé permettent aux fabricants de construire des prototypes beaucoup plus rapidement et de bien fonctionner sur demande.
La fabrication additive (FA) peut être mise en œuvre à toutes les étapes du processus de fabrication, de la création de prototypes à la production d'outils de support comme des gabarits et des montages, jusqu'à la production de pièces finales.
Prototypes visuels
Lors de son invention, l'impression 3D était mentionnée comme un prototypage rapide, une méthode pour automatiser et réduire le travail nécessaire à la création d'un modèle de prototype pour la validation de la conception. Depuis lors, elle a trouvé son utilité dans un certain nombre d'autres applications, mais la technologie est toujours largement mise en œuvre pour créer des modèles visuels et des prototypes fonctionnels.
Pour la production de modèles visuels, l'impression 3D a évolué davantage. Bien qu'il soit possible de créer des impressions très détaillées avec des technologies comme la stéréolithographie (SLA), l'impression 3D couleur avec le jet de liant, l'impression 3D sur papier et le jet de matière peuvent atteindre une vivacité impossible avec d'autres technologies.
Impression ColorJet
L'impression ColorJet (CJP), une technologie de jet de liant de 3D Systems, implique le dépôt d'un agent liant liquide et d'encres CMJN sur un lit de poudre de gypse, résultant en la création de modèles couleur, semblables au grès. Bien que le processus soit différent, PolyJet, de Stratasys, va plus loin avec la capacité de modifier les propriétés physiques telles que la flexibilité et la transparence. PolyJet est une technologie de jet de matière qui dépose des résines photopolymérisables, qui sont ensuite durcies avec une lampe UV.
Imprimante 3D papier de Mcor
La technologie d'impression 3D papier de Mcor est incapable d'atteindre la même complexité géométrique mais les pièces sont fabriquées à partir de papier, ce qui la rend écologique. Ce processus consiste à déposer du CMJN sur du papier blanc, qui est ensuite collé à la couche précédente et coupé avec une lame en carbure de tungstène.
Prototypes fonctionnels
Pour tester la fonction d'une conception, la qualité des couleurs n'est peut-être pas si importante. Par exemple, tester une charnière vivante pourrait nécessiter une impression 3D avec un thermoplastique durable, comme le nylon, ou avec un photopolymère de type caoutchouc, imprimé avec des technologies de jet de matière ou de photopolymérisation en cuve, telles que la SLA ou la traitement numérique de la lumière (DLP). Pour les essais en soufflerie, un certain nombre de technologies fonctionnent, mais la pièce devra être post-traitée de manière à ce que les propriétés aérodynamiques d'une pièce ne soient pas altérées par la striation produite par le processus d'impression 3D. Pour cette raison, une technologie à haute résolution peut être préférée.
Motos entièrement électriques Alta Motors
Alta Motors est un fabricant de motos électriques qui a commencé à utiliser l'impression 3D pour prototyper des pièces pour ses motos. Lors de la conception de la moto Redshift de l'entreprise, Alta Motors s'est tourné vers le bureau de services d'impression 3D The Technology House (TTH) pour itérer rapidement des prototypes fonctionnels pour des pièces destinées à être fabriquées en série. TTH s'est appuyé sur la production continue par interface liquide (CLIP), un processus d'impression 3D ultrarapide de Carbon, pour imprimer en 3D un certain nombre de pièces.
Outillage
Lorsqu'une conception passe de la phase de concept à la phase de production, une opération de fabrication peut mettre en œuvre l'impression 3D pour la fabrication d'outils personnalisés qui facilitent le processus de production. Cela peut inclure n'importe quoi, des guides pour le perçage précis, des matrices pour former ou couper la matière première en une forme spécifique et des outils de mesure, comme des jauges, aux gabarits et montages qui maintiennent une pièce en place pendant que d'autres opérations sont effectuées.
L'impression 3D peut être utilisée directement ou indirectement dans la création d'outillage. Dans le cas de la fabrication indirecte d'un outil avec la FA, un outil peut être fabriqué en recouvrant un composant imprimé en 3D de caoutchouc, qui est ensuite utilisé pour couler l'outil lui-même.
Lorsque des outils sont fabriqués sur mesure pour un nouveau travail de fabrication, une entreprise peut avoir besoin d'un fournisseur de services tiers, qui peut s'appuyer sur des technologies de fabrication traditionnelles, telles que l'usinage CNC, pour créer l'outillage. Ce processus peut être coûteux et prendre du temps, l'entreprise attendant des semaines voire des mois que les outils soient expédiés pour pouvoir même commencer la fabrication.
Modèles, noyaux et moules
L'impression 3D est également utilisée pour produire des objets qui seront finalement coulés en métal. À petite échelle, cela peut signifier des modèles de moulage à la cire perdue pour les bijoux et les couronnes dentaires. À grande échelle, cela peut signifier la création de noyaux de sable pour le moulage de pièces de moteur complètes.
Dans le processus de moulage à la cire perdue, un positif est imprimé en 3D dans un matériau moulable. Il est ensuite immergé dans un matériau d'investissement spécialisé et brûlé dans un four. Le résultat est un moule qui est rempli de métal en fusion pour créer une pièce métallique. La SLA, le DLP et la technologie de jet de matière, comme le processus d'impression 3D cire créé par Solidscape, sont idéales pour ce processus, car elles sont capables de produire des impressions finement détaillées avec un taux de combustion élevé.
Pour les pièces plus grandes, les processus de jet de liant, comme ceux de Voxeljet et ExOne, peuvent être mis en œuvre pour imprimer en 3D des noyaux et des moules en sable. Le jet de liant implique le dépôt d'un matériau liant sur un lit de poudre, y compris du sable, couche par couche jusqu'à ce que l'impression soit terminée. Dans le moulage en sable, cet objet peut ensuite être placé dans une boîte de moulage, qui est remplie de métal en fusion et, une fois refroidi, brisé pour révéler l'objet métallique final.
En raison de la vitesse, de la qualité et du coût de la FA, la technologie est mieux adaptée à la production de pièces spécialisées en petites séries, plutôt qu'à des produits fabriqués en série. Pour cette raison, les produits finis fabriqués avec l'impression 3D ont généralement été fabriqués de cette manière pour une bonne raison.