Imprimante 3D: comment fonctionnent les meilleurs filaments et ce qu'ils sont - simplement expliqué
L'impression 3D devient de plus en plus populaire. Cet article explique le fonctionnement d'une imprimante 3D, les filaments que vous utilisez pour imprimer des modèles impressionnants et quelques conseils pratiques.
Comment fonctionne une imprimante 3D?
Les imprimantes 3D sont comme du sable au bord de la mer. En conséquence, il existe différentes techniques pour la création d'un modèle par l'imprimante. Fondamentalement, cependant, toutes les imprimantes peuvent être affectées à l'une des quatre techniques différentes.
- Il y a d'une part la stéréolithographie ("SL" ou "SLA"). L'imprimante dispose d'un bain dans lequel se trouve du photopolymère liquide. Les photopolymères sont des plastiques qui durcissent lorsqu'ils sont exposés à la lumière. Les imprimantes fonctionnent généralement avec de la résine acrylique, époxy ou vinylester. La résine est durcie à l'aide d'un laser. Il y a un plateau dans le bassin en photopolymère, qui descend un peu après le durcissement d'un niveau (plus profondément dans la salle de bain). Une fois le modèle complètement durci, les plastiques ont une résistance mécanique et une résistance élevées. L'avantage de ce procédé est sa précision: l'imprimante peut également imprimer des structures de taille micrométrique. Malheureusement, les imprimantes stéréolithographiques sont actuellement encore très chères.
- Le frittage laser sélectif ("SLS") est également connu. Pour comprendre comment cela fonctionne, imaginez une pipe dans laquelle un plateau est à nouveau construit. Le plateau est au sommet au début. Tout d'abord, un rouleau permet de répartir sur le plateau un plastique, un sable de moulage plastifié, une poudre de métal ou de céramique. Un laser parcourt ensuite le plateau et chauffe certains points de la poudre afin qu'ils se combinent et que le premier niveau de l'objet soit créé. Le plateau descend alors un peu et le processus recommence. Ainsi, un objet peut être construit pièce par pièce. Ce qui est pratique ici, c'est que le reste du matériau peut servir de matériau de support et - contrairement à la stéréolithographie - aucune structure de support ne doit être imprimée.
- Dans l'impression 3D classique, la modélisation par dépôt fondu ("FDM"), le plastique liquide est appliqué sur une surface en couches à l'aide d'une extrudeuse, qui durcit immédiatement. Ensuite, la surface descend un peu (ou l'extrudeuse vers le haut) et la couche suivante est imprimée. Les imprimantes sont relativement peu coûteuses et peuvent être assemblées vous-même avec un certain savoir-faire. Cependant, le support doit être imprimé pour les objets avec "surplomb", c'est-à-dire les objets qui sont nettement plus larges en haut qu'en bas. De plus, la précision d'impression est relativement imprécise par rapport à la stéréolithographie. Pour les amateurs et les personnes intéressées, cependant, c'est exactement la bonne procédure.
Quels filaments y a-t-il?
Avec la modélisation des dépôts fondus, vous imprimez avec des filaments dits. Ce sont des rouleaux sur lesquels des matériaux thermoplastiques sont enroulés sous forme de fil. Cependant, il existe certaines différences selon le type.
- Les polylactides ("PLA") sont les plus couramment utilisés dans les imprimantes. Le plastique est principalement obtenu à partir de sources régénératives, telles que l'amidon de maïs. Néanmoins, il n'est pas biodégradable. Le plastique est alimentaire et hydrofuge en raison de son groupe méthyle. Il est également ignifuge et résistant aux rayons UV pendant longtemps. Le plus gros avantage, cependant, vient de l'impression: il n'y a pas d'odeur désagréable.
- Le copolymère acrylonitrile-butadiène-styrène ("ABS") est également utilisé très fréquemment. Ce plastique est l'un des plastiques les plus utilisés au monde. Il est particulièrement résistant aux huiles, graisses et hautes températures. Contrairement au PLA, l'ABS est beaucoup plus dur. Cependant, vous ne devez pas inhaler l'odeur de ce plastique lors de l'impression. La responsabilité est un problème majeur lors de l'impression. Alors que le PLA adhère bien à une plaque de verre chauffée, certains types d'ABS adhèrent très mal malgré le lit chauffant très chaud et le ruban adhésif double face. Cependant, de très beaux modèles peuvent être créés avec ABS. Après l'impression, les modèles ont généralement une couleur mate. Cependant, si vous placez le modèle sous un dôme en verre contenant un chiffon humecté d'acétone, le modèle deviendra assez lisse après un certain temps: l'ABS est soluble dans l'acétone, la méthyléthylcétone ou le dichlorométhane.
- L'alcool polyvinylique ("PVAL" ou "PVOH"), qui est produit par hydrolyse de l'acétate de polyvinyle, est très pratique pour les modèles avec un porte-à-faux. La particularité de ce plastique est qu'il est soluble dans l'eau. Par exemple, dans une imprimante 3D avec deux extrudeuses, vous pouvez imprimer un modèle avec PLA, mais la structure de support avec PVAL. Cependant, ce plastique ne convient pas comme filament pour l'impression du modèle réel, car l'eau est absorbée par l'air et les modèles ne dureront pas longtemps.
- Le polystyrène à impact élevé («HIPS») est principalement utilisé comme matériau de support pour l'ABS. Ce plastique a une résistance aux chocs et une dureté élevées, mais peut être dissous par le limonène, qui peut être trouvé dans l'huile de citron, par exemple.
- L'impression avec des composés PLA est particulièrement exclusive. Il s'agit d'un mélange de PLA et de particules d'autres substances. Ainsi, vous pouvez également imprimer avec du bois ou du cuivre, par exemple.
- Les polycarbonates ("PC") sont rarement utilisés en impression. L'avantage ici est la température de fusion très élevée de 270 ° C à 300 ° C. Ce plastique a également une résistance élevée aux chocs et à la chaleur.
- Si vous souhaitez imprimer des engrenages ou des vis qui doivent supporter des forces fortes et ne doivent pas se briser, il est recommandé d'utiliser du polyhexaméthylène adipique amine, également appelé "nylon" ou "PA".
- Les filaments "élastiques" ou "Flex", qui sont généralement composés de différents matériaux, peuvent souvent être trouvés sur Internet. Le plus grand avantage ici est la flexibilité. Cela vous permet d'imprimer des modèles souples et caoutchouteux. En règle générale, les élastomères thermoplastiques à base d'uréthane ("TPU") sont utilisés comme composant principal.
- Vous pouvez également imprimer des tasses et des assiettes. Pour cela, vous avez besoin de plastique alimentaire. En plus du PLA, il existe également du polypropylène ("PP"), qui est également légèrement flexible. Le PETG est une combinaison sans danger pour l'alimentation de PLA et d'ABS, qui est également facile à imprimer et très résistante aux intempéries.
Comment fonctionne un processus d'impression?
Créez d'abord un modèle 3D avec un programme de CAO et enregistrez-le en tant que fichier STL.
- Ce fichier STL est ensuite chargé dans un programme de découpage, tel que Cura ou Slic3r.
- Dans le programme de découpage, vous avez la possibilité de définir les propriétés du modèle, telles que la densité de remplissage ou l'utilisation de structures de support.
- Le programme convertit ensuite le modèle 3D en un code G. Il contient toutes les positions dans lesquelles l'extrudeuse doit se déplacer l'une après l'autre. En attendant, le filament est extrudé, créant un modèle haptique.
Dans le prochain conseil pratique, nous vous présenterons le programme de CAO "Solid Edge", avec lequel vous pourrez créer de nombreux modèles 3D pratiques.