Les imprimantes 3D

La technologie la plus courante est la FFF/FDM (Modelage par Dépôt de Fil). Dans ce type d'imprimante 3D, un filament de thermoplastique - souvent du PLA ou de l'ABS - passe à travers une sorte de buse, dans laquelle il est chauffé. Grâce au fait que le filament est fondu, l'imprimante 3D peut ensuite déposer une couche de plastique. Couche après couche, par superposition, l'objet désiré prend forme.

L'avantage de ces imprimantes est qu'elles fonctionnent plus rapidement que les imprimantes de type SLA. Elles peuvent également imprimer des objets plus grands. L'inconvénient, par contre, c'est que comme l'objet est imprimé couche par couche, la précision de ces imprimantes est limitée.

L'utilisateur est par ailleurs limité dans la complexité de l'objet à réaliser car chaque couche doit venir prendre appui sur la couche inférieure. Il est donc difficile, par exemple, d'imprimer l'anse d'une tasse de café vu que la couche inférieure de l'anse en question n'a aucun support. Ce problème peut être résolu par l'impression d'une couche de support supplémentaire; le logiciel d'impression 3D détecte automatiquement l'endroit où une couche de fond doit être imprimée et l'ajoute au dessin. Cette couche de support est ensuite retirée de l'objet, ce qui rend le processus un peu plus fastidieux.

Comment fonctionne une imprimante FFF ?

A. Vous réalisez (ou faites réaliser) une maquette informatique de l'objet à imprimer;

B. La buse de l'imprimante chauffe (entre 160 et 400 °C);

C. Un fil de plastique est glissé dans l'embout;

D. Ce fil de plastique se trouve sur une bobine que l'on achète séparément;

E. La buse de l'imprimante se déplace sur trois axes pour former l'objet, en appliquant le plastique couche après couche.

Et plus précisément, si on zoome sur le contenu de l'imprimante...

A. Le fil de plastique est introduit dans l'extrudeur

B. Grâce à son moteur et ses roues crantées, l'extrudeur fait avancer le filament de plastique pas à pas afin de «pousser» la quantité exacte de matière vers la buse

C. Une partie chauffante permet de faire fondre le fil de plastique

D. Le fil ainsi fondu est poussé au travers d'une buse d'impression dotée d'une très petit sortie (0,3 à 0,5 mm de diamètre)

E. Extrudé, le plastique est déposé en fines couches additives sur le plateau, où il durcit en refroidissant. C'est la tête d'impression qui se déplace pour que le plastique fondu soit déposé au bon endroit. Une fois la couche terminée, la tête d'impression monte légèrement (dans la direction Z) afin de pouvoir démarrer une nouvelle couche.

Technique SLA: pour des objets plus complexes

Les imprimantes 3D de type SLA fonctionnent de manière différente.

A. Système de scanner-laser

B. Rayon laser et miroirs de focalisation

C. Couches de résine solidifiée

D. Résine liquide

E. Plate-forme et piston.

L'objet créé démarre, dans ce cas de figure, d'un futur matériau à base de résine liquide, en focalisant une lumière laser UV pile au bon endroit. Ces imprimantes sont mieux adaptées à l'impression d'objets de facture plus complexe. La précision est également plus importante grâce à ce genre d'imprimantes car il est plus difficile de distinguer couche par couche, ce qui est le cas avec les imprimantes FFF.

 Dé imprimé sur une machine avec la technologie FFF/FDM.

 Dé imprimé sur une imprimante de type SLA.

L'inconvénient de ces imprimantes est qu'elles impriment généralement plus lentement que leurs consoeurs par FFF. Elles sont également davantage limitées par la taille de leur plate-forme de construction, ce qui signifie que les objets à imprimer ne sont souvent pas aussi grands qu'avec les imprimantes FFF. Les imprimantes SLA sont également souvent plus chères que les FFF, tant les appareils eux-mêmes que le matériel nécessaire.

Autre inconvénient, non négligeable, il faut travailler avec des liquides chimiques potentiellement nocifs si l'on n'y prend pas garde. Mieux vaut donc n'opter pour une imprimante SLA que si l'on est bien informé et qu'on souhaite imprimer des objets plus petits et plus complexes.

Une imprimante 3D sert tout autant à des fins fonctionnelles que récréatives. Pour les uns, il s'agira de s'imprimer une ribambelle de super-héros en 3D, les autres s'attelleront à essayer de réparer des objets du quotidien cassés ou usés tels un fragment de pommeau de douche. 

Différents logiciels de conception sont disponibles, en fonction des besoins. Tinkercad est le meilleur choix pour les grands débutants. Ce logiciel permet de construire des objets de manière intuitive. Pour ceux qui souhaitent imprimer des objets fonctionnels, Freecad est une bonne solution. Ce logiciel est plus compliqué, mais il permet de créer des dessins plus précis.

Si les logiciels de design ne sont pas votre tasse de thé, vous pouvez télécharger gratuitement un plan sur un site web où les designers mettent leurs créations à disposition. Thingiverse et Grabcad sont de bons exemples de ce genre de sites. Plus spécifique, le site français https://www.happy3d.fr, spécialement conçu pour les personnes qui cherchent des objets à réparer (ça va des poignées de cuisinière aux télécommandes).

La gamme d'imprimantes 3D peut être subdivisée en deux: les imprimantes à assembler soi-même et celles prêtes à l'emploi. Ces dernières coûtent souvent plus cher, mais on peut commencer à les utiliser tout de suite.  

En fonction des besoins, l'offre varie considérablement en termes de prix. A l'heure actuelle, il existe déjà pas mal de modèles d'entrée de gamme à prix raisonnable, modèles qui se concentrent sur des volumes de construction plus petits et qui sont équipés de manière basique. Vous pouvez trouver de tels modèles, pour débuter, pour 250 à 500 €, tels que les imprimantes de XYZPrinting, Flashforge & Polaroid.

On peut également trouver une imprimante à assembler soi-même à prix abordable (à partir de 200 €). Creality 3D & Velleman, entre autres, proposent de tels modèles. La complexité de l'assemblage varie d'un modèle à l'autre.

Les modèles plus avancés disposent de fonctionnalités supplémentaires. Ces imprimantes-là peuvent rapidement atteindre plusieurs milliers d'euros. Elles permettent de modéliser des objets plus grands et plus complexes. Ultimaker, par exemple, propose des machines plus élaborées dont les prix varient de 1500 à 4 500 €.

La plupart des imprimantes actuellement sur le marché sont de type FFF. Les imprimantes SLA sont souvent un peu plus chères, bien que des modèles à moindre prix puissent également être trouvés (Anycubic par exemple).

Où peut-on acheter une imprimante 3D en tant que particulier ? Dans des boutiques en ligne comme bol.com, 123-3D.nl, coolblue.be, conrad.be. Vous pouvez également vous rendre dans les boutiques en ligne des fabricants, ou encore des vendeurs spécialisés dans les imprimantes 3D. 

FFF versus SLA

Première étape, faire son choix entre une imprimante FFF et une imprimante SLA. Vous n'avez encore aucune expérience des imprimantes 3D et vous ne désirez pas imprimer des schémas hyper compliqués ? Optez alors pour la version FFF.

Prix versus qualité

La qualité d'une imprimante 3D se reflète dans la précision de l'objet abouti et dans sa vitesse d'impression.

La précision s'exprime en microns (micromètres). Plus ce chiffre est petit, plus la couche imprimée sera fine, ce qui permettra d'imprimer le dessin avec davantage de précision. C'est exactement comme quand on dessine à la main: un marqueur fin offre plus de détails qu'un marqueur avec une pointe épaisse. Plus on imprime avec précision, meilleur est le résultat.

La vitesse d'impression s'exprime, elle, en « mm/s ». Mais ici, le principe inverse s'applique : plus le nombre de microns est faible, plus le nombre de millimètres par seconde est élevé, plus l'imprimante est chère.

Exemple: à gauche, un petit bateau imprimé sur une imprimante de haute précision; à droite, un autre jouet créé avec une imprimante de moindre précision. 

  

Ne regardez toutefois pas uniquement le prix d'achat de l'imprimante : le liquide ou le plastique dont vous aurez besoin pour créer vos objets coûte également de l'argent, à l'instar des cartouches d'encre dans une imprimante classique en 2D. On trouve des bobines de plastique pour imprimante FFF à partir de 20 euros du kilo. Un litre de liquide pour imprimante SLA peut se trouver à partir de 40 euros. 

Un modèle à assembler soi-même ou une machine prête à l'emploi ?

Autre choix à faire, entre un modèle que vous fabriquerez vous-même ou une imprimante prête à l'emploi. Les modèles à monter soi-même coûtent moins cher, mais il n'est pas toujours facile de les assembler car certains emballages se composent de dizaines (!) de pièces séparées, de vis et de boulons. Hum, hum... Si vous n'êtes pas super habile de vos dix doigts, préférez donc un version prêt à l'emploi.

A noter que le mode d'emploi des modèles en kit joue aussi un rôle important. Ainsi, vous trouverez par exemple en ligne une explication très détaillée sur la manière d'assembler l'imprimante 3D « Prusa i3 MK3S ». Vu que sa version équivalente déjà montée coûte 230 euros de plus que le modèle en kit, le fait de pouvoir disposer d'un mode d'emploi clair pour la monter vous-même peut constituer un facteur décisif dans votre choix de modèle.

Quel que soit le modèle en kit que vous convoitez, vérifiez d'abord s'il est possible de trouver un manuel clair pour pouvoir l'assembler.

Taille

La taille des objets que vous souhaitez imprimer dépend bien sûr des dimensions de l'imprimante. Si vous comptez imprimer des pièces de taille importante, pensez à tenir compte de la taille maximale que ceux-ci pourraient avoir. 

Nombre de couleurs

Autre caractéristique : la possibilité d'imprimer en plusieurs couleurs. La plupart des imprimantes 3D ne peuvent imprimer qu'une couleur à la fois. Si vous souhaitez imprimer un article en plusieurs couleurs, il vous faudra acheter une imprimante qui le permet... et qui sera bien sûr plus onéreuse.

Matériaux

Il vous reste encore à examiner les différents matériaux. La plupart des imprimantes 3D peuvent imprimer en PLA et en ABS, ce qui est suffisant pour la plupart des usages. Attention, si vous souhaitez imprimer des articles plus spécifiques, il vous en coûtera souvent plus cher. Airwolf 3D, par exemple, propose des imprimantes qui peuvent  sortir des objets dans plus de 40 matériaux différents.

Enfin, n'hésitez pas à rechercher sur le web des résultats obtenus avec l'imprimante 3D que vous comptez acheter. Certaines imprimantes 3D donnent de meilleurs résultats dans la réalité que ce qu'elles ne semblent sur le papier.

Si, réflexion faite, vous ne souhaitez pas investir dans une imprimante 3D, vous pouvez toujours faire appel à un service en ligne. Il existe de nombreux services d'impression en 3D. Quelques exemples parmi d'autres : Shapeways, Ponoko, Unic-3D, le service d'impression 3D de conrad.be, i.materialise, Formfactory et Printplace.be. Il suffit d'envoyer son dessin à l'entreprise choisie en indiquant les dimensions exactes du futur objet, ainsi que les exigences en matière de matériaux et de coloris. Le dessin sera imprimé pour vous.

Vous préférez le faire vous-même ? Il est possible, sous certaines conditions, d'utiliser l'imprimante 3D d'un laboratoire de production ou d'un « FabLab ». Autre possibilité, via Make XYZ, qui rassemble les concepteurs et les propriétaires d'imprimantes 3D de la région.

Si vous êtes un vrai créatif dans l'âme, à terme, il peut revenir moins cher - tant en termes de temps que de coût - de vous offrir votre propre imprimante 3D.

A contrario, si vous ne comptez pas imprimer plus de quelques fois par an, mieux vaut continuer de recourir à un service en ligne qui imprimera vos objets pour vous.