L’impression 3D pour l’ ti tl’artisanat - IFRAM · Barcelone, 2011. Architecture, ingénierie...
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L’impression 3D pour l’ ti t l’artisanat Oct. 2014
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L’impression 3D pour l’ ti tl’artisanat
Oct. 2014
Les technologies d’impression 3D Les domaines d’application Et en tant qu’artisan ? Focus sur le « Manche Lab » Focus sur le « Manche Lab » Démonstration
Les technologies d’impression 3D
Bien que le brevet date de 1984, de nombreuses techniques de « fabrication additive » ont vu le jour au cours de la dernière décennie : Le dépôt de matière fondue Le frittage sélectif par laser La stéréolithographie Le frittage laser direct de métal
Les technologies d’impression 3D
Quel que soit le procédé, le principe de base est leQuel que soit le procédé, le principe de base est le même : L’objet est créé via un logiciel 3D (ou numérisé via unL objet est créé via un logiciel 3D (ou numérisé via un scanner 3D)
Le fichier obtenu (.STL : Standard Tessellation) est ( )découpé en plusieurs couches (« slicing ») avant d’être envoyé à la machine.
Les technologies d’impression 3D
Les avantages : Fabriquer « rapidement » tous types d’objets, y compris objets difficiles à fabriquer dans l’industrie traditionnelle
Un coût de fabrication faible pour les prototypes ou tit é ipetites séries
Pouvoir calibrer tous les paramètres de fabrication P id d l’ bj t Poids de l’objet,
Type de remplissage…
LE DÉPÔT DE MATIÈRE FONDUE
Le dépôt de matière fondue
« Fused Deposition Modeling » (FDM) Existe depuis les années 80, commercialisé depuis lescommercialisé depuis les années 90 et démocratisé depuis les années 2000.depuis les années 2000.
Le procédé : Un fil de matière de 0 1 mm de Un fil de matière de 0,1 mm de diamètre est chauffé et extrudé à travers une buse se déplaçant p çsur 3 axes : x, y, z.
La plateforme descend d’un niveau à chaque nouvelle couche jusqu’à impression de l’objet.
Le dépôt de matière fondue
Cette technologie est compatible avec un largeCette technologie est compatible avec un large choix de polymères thermoplastiques : ABS ( l it il b t di t ) ABS (acrylonitrile butadiene styrene)
HIP (High Impact Polyester), soluble dans le D‐Limonène
PLA (P l l ti A id) PLA (Polylactic Acid) PVA (polyvinyl alcohol plastic) (soluble dans l’eau), Filament bois (« LayWood ») Filament bois (« LayWood ») Filament pierre (« LayBrick ») mélange de Craie blanche associée à des
co‐polyestèresp y
Céramique Flex Matières alimentaires…
Exemples de matériaux
HIP ou PVA, pour supports
Exemples de matériaux
Le « Flex » peut être remodelé dans de l’eau à 60° Le « Flex » peut être remodelé dans de l eau à 60
Exemples de matériaux
Filament bois : 40 à 80 % de sciure de bois + PLA ou élastomères
Exemples de matériaux
Filament bronze : enrichi en particules de bronze ilFilament bronze : enrichi en particules de bronze, il est 3 à 4 fois plus lourd que du PLA.
Le dépôt de matière fondue
Cette technique permet de fabriquer des objetsCette technique permet de fabriquer des objets difficilement réalisables voire impossibles avec des moyens conventionnelsmoyens conventionnels.
Elle garantit d’excellentes propriétés mécaniques.é l Résolution : 100 microns
La grande gamme de matériaux se traduit aussi par une grande gamme de couleurs.
Le dépôt de matière fondue
Des contraintes :Des contraintes : Rétractation des matériaux :
PLA : 0,2 %, ABS : 2 %
Nécessité d’un support pour certains objets (porte à faux)
Temps de fabrication : 30 min / cmS f bt i Surfaces obtenues moins lisses que celles issues d’un moule Imprimer un objetmoule. Imprimer un objet prend une demi‐heure par centimètre.
Le dépôt de matière fondue
Ce procédé est utilisé dans de nombreux domaines : aérospatiale, automobile, architecture, médical, décoration, art…
autant pour le prototypage rapide que pour la fabrication de pièces fonctionnelles.p
LE FRITTAGE SÉLECTIF PAR LASER
Frittage Sélectif par Laser
SLS (selective laser sintering) ou DMLS (Direct MetalSLS (selective laser sintering) ou DMLS (Direct MetalLaser Sintering)
Là aussi l’impression se fait couche par couche à Là aussi, l’impression se fait couche par couche, à partir de poudres fusionnées, grâce à la température générée par un laser CO2température générée par un laser CO2
Frittage sélectif par laser
Le procédé : un bras métallique coulissant étale de la poudre sur la plateforme d’impression.
un laser vient taper la poudre aux endroits qui doivent êt lidifié L l l t l d lêtre solidifiés. Lorsque le laser tape la poudre la température de cette dernière augmente fortement, et fusionne les particules de poudre entres elles pour lesfusionne les particules de poudre entres elles pour les transformer en matière solide.
Comme pour le dépôt de couches la plateformeComme pour le dépôt de couches, la plateforme d’impression baisse au fur et à mesure de la fabrication de l’objetfabrication de l objet.
Frittage sélectif par laser
Les matériaux : métaux (titane, acier, nickel et alliages) pour le DMLS polymères pour le SLS
Frittage sélectif par laser
Excellente résistance mécanique et résistanceExcellente résistance mécanique et résistance chimique à la température
Ce procédé permet de générer des pièces Ce procédé permet de générer des pièces coloriables et sans contrainte de forme
La résolution des pièces varie de 50 à 150 microns, en fonction de la précision de la machine utilisée.
Frittage sélectif par laser
Les domaines d’application : design automobile, aéronautique génie biomédical dentaire industrie de l'outillage.
LA STÉRÉOLITHOGRAPHIE
La stéréolithographie
SLA (stereolithograph apparatus)SLA (stereolithograph apparatus) Procédé breveté en 1986, la première machine commerciale a été développée en 1988commerciale a été développée en 1988.
La stéréolithographie
Le procédé : principe de photo‐polymérisation La pièce est fabriquée dans un bassin de résine Un rayon de lumière ultra‐violette contrôlé à l’aide de déflecteurs. Le faisceau laser balaie la surface de résine li id t l lidifiliquide et la solidifie.
Post‐traitement : Passage au four pour finir la polymérisation et accroître au maximum la résistance du matériau.
Il faut ensuite nettoyer la pièce avec un solvant.
La stéréolithographie
Matériaux : résines acrylates ou époxys ABS
Ce procédé :p permet de fabriquer des pièces de toute taille et de géométrie complexe avec une grande précision : couches de 0.015 mm
est 10 fois plus rapide que le dépôt de fil
Domaines d’application : tous domaines, y compris industriels
Contraintes générales
Quel que soit le procédé utilisé : Les matériaux coûtent 50 à 100 fois plus cher que ceux utilisés pour le moulage par injection plastique.
On ne peut pour l’instant imprimer qu’environ 200 té i diffé t200 matériaux différents.
Selon les procédés, le coût de la machine.
Contexte général
Le « crowdfunding », élément de développement des outils d’impression 3D :
3D Doodler Foldarap Form 1
DOMAINES D’APPLICATION
Mécanique, industrie
Fabrication de pièces en petitepièces en petite série
P t tPrototypage pour valider un concept
Design industriel, packaging
Validation d’une forme ou d’une couleurcou eu
Design, mode
Fabrication de robes, accessoires… avec des formes complexes
Joaillerie, orfèvrerie
Prototypage, dèl dmodèles de
présentation
Secteur médical
Prothèses
Des matériaux édimédicaux
(collagène, cartilage…)
Evénementiel
« Be your ownsouvenir » ‐Barcelone, 2011,
Architecture, ingénierie
Maquettes deMaquettes de concours
Maquettes de présentationprésentation
Art
Le futur de la sculpture ?
Les applications grand public
Bricolage
Modélisme
Fabrication de ab cat o demoules
Les applications « édu »
Pour illustrer une notion
Pour motiver à
Pour mettre en application
Pour motiver à l’apprentissage de la 3D
des projets
ET EN TANT QU’ARTISAN ?
Des procédés de plus en plus accessibles
Les imprimantes 3D ouvrent des possibilitésnouvelles aux PME et aux activités artisanales, pourseulement quelques milliers d'euros.
Des champs d’applications multiples : De la réalisation rapide de prototypes à la fabrication depetites séries jusqu’à la réalisation de maquettesarchitecturales.
Une filière en pleine croissance
Des prestations qui couvrent aujourd’hui l’impression 3D : Sculpteo Shapeways
Et qui couvrent aussi la création des modèles 3D : Novimage (Cherbourg)g ( g) Filière de la Réalité Virtuelle et de la 3D en Basse Normandie
R&D TechFrance (Rennes)
Pourquoi utiliser l’impression 3D ?
Pour réaliser un prototype : Outil de communication interne ou pour un client :
Meilleur impact que celui d’un modèle virtuel Pouvoir toucher le produit avant de lancer la fabrication
Ré li iè t Réaliser une pièce « master » : Réduction des temps de conception Éviter des erreurs coûteuses en validant la fonction et le design Éviter des erreurs coûteuses, en validant la fonction et le design Amélioration de la qualité du produit
Créativité : Faire émerger de nouvelles idées Cycle de conception et d’amélioration d’un objet avec peu de gâchis de matière
Pourquoi utiliser l’impression 3D ?
Pour réaliser une pièce unique ou en très petite série : Si les caractéristiques de la pièce sont suffisantes pour l’application à laquelle est destinée.
Pour certaines pièces complexes difficilement réalisables autrement.
FOCUS : LE MANCHE LAB
Le projet
le MancheLab, c’est un FAB LAB Un atelier de fabrication numérique, disposant de divers machines et matériels, ouvert à tous les Manchois
le MancheLab, c’est un FAB LAB mobile Transposition du modèle urbain (« un lieu, des équipements ») à un modèle rural (« un véhicule, des équipements »)
Une caravane, qui est à la fois le moyen de transport et de stockage des matériels, et lieu d’accueil du public
Le projet
le MancheLab, c’est un FAB LAB mobile et mutualisé Le matériel sera mis à disposition des collectivités de la Manche (notamment via le réseau des EPN),
Il pourra être loué par les professionnels
le MancheLab, c’est un FAB LAB mobile et mutualisé à destination de différentes cibles Grand public Professionnels (entreprises, artisans…) Artistes Scolaires et étudiants…
La caravane
À la fois moyen de stockage du matériel et lieu À la fois moyen de stockage du matériel et lieu d’accueil du public
Les matériels
DéDécoupeuse laser : découpe de pièces dans des matériaux platsmatériaux plats (bois, textiles, papier…)
Imprimante 3D: permet de fabriquer des objets en plastique, en trois dimensions
Les matériels
Fraiseuse à commande numérique:
Matériel électronique : pour l’initiation, q
sculpte des objets complexes dans du bois, du métal…
des ateliers électronique et robotique
Découpeuse vinyle : découpe de papierde papier, cartonnettes, banderoles… usage très grand public
