Section outline

  • Collapse Expand

    Une Introduction

    Collapse all Expand all

    • L’impression 3D, ou fabrication additive, est un procédé consistant à créer un objet par ajout successif de matière ; la plupart du temps, le volume se construit par empilement de couches parallèles d’épaisseur constante, de quelques centièmes à quelques dixièmes de millimètres Ce procédé permet d’obtenir des pièces complexes, certaines impossibles à fabriquer par la méthode classique dite « soustractive » , c’est à dire par usinage et enlèvement de matière.

      Ce processus est de plus en plus utilisé dans une grande variété de domaines comme le prototypage, la robotique, l’aéronautique et même le médical.

    • Parmi les différentes techniques d’impression 3D, nous nous intéresserons ici à la stéréolithographie, appelée également SLA.

      Cette méthode de fabrication consiste à polymériser des couches de résine photosensible qui s’empilent au fur et à mesure, constituant des « tranches » de l’objet final

      La SLA regroupe trois techniques principales :

      • la SLA (StereoLithography Apparatus) à proprement parler dans laquelle un faisceau laser guidé dessine la couche par balayage

      • le DLP (Digital Light Processing) qui projette une image complète de chaque couche,permettant la polymérisation en une fois de chaque tranche.

      • le LCD (ou MSLA, SLA masqué) proche du DLP, masque avec un écran à cristaux liquides la source lumineuse pour créer la couche en une fois également.

      Ces imprimantes sont courantes dans les fablabs, facilement accessibles avec une formation initiale et un accompagnement qui assurent une autonomie assez rapide. Ce module de formation a pour but de vous permettre d’approcher plus sereinement cette technique ; n’oubliez pas que le responsable machine de votre fablab restera toujours la meilleure source d’information et de conseil... Et le seul à avoir autorité sur la machine ;)

      Cette technique devenant de plus en plus courante, les prix des machines et des résines, et donc des réalisations deviennent de plus en plus abordables.

      Envie de découvrir, tester ou commencer à construire ?...C’est parti !

       

    •  

       

    • Annonces Forum
  • Collapse Expand

    le principe de fonctionnement

    • la compréhension de la stéréolithographie est assez simple : toutes les imprimantes suivent le même principe de fonctionnement : 2 phases principales, la fabrication proprement dite, et le post-traitement.

      principe de fonctionnement imprimante résine

       La construction d’une pièce se fait généralement de manière inversée : les couches se solidifient au fond de la résine, au contact d’un film souple : Les films (FEP, ACF et PFA) sont des consommables indispensables pour les imprimantes 3D résine. Ils garantissent un démoulage facile et protègent le bac à résine pour des impressions nettes et sans défaut.

  • Collapse Expand

    Le matériel

    • Si le principe reste le même, vous allez être amenés à rencontrer plusieurs types de machines ; Il est temps de s’y intéresser un peu, car les capacités, et donc les résultats diffèrent d’une technologie à l’autre.

      imprimantes 3D SLA
             Première technologie utilisée née en 1984, la polymérisation par laser de la résine à été longtemps la seule disponible ; les imprimantes étaient de grande taille, extrêmement coûteuses et donc réservées aux très grosses entreprises ; nous étions encore loin du monde des fablabs....et du DIY.
       
       Cette dernière décennie à vu arriver des machines plus grand public, plus abordables      .

      Un laser vient frapper un miroir mobile piloté via des moteurs  par le logiciel de la machine ; ce laser vient dessiner la pièce sur le fond du bac, polymérisant couche après couche la résine pour construire la pièce. La première couche se fait au contact d’une plateforme mobile, qui s’élève ensuite de la hauteur de la couche pour que la deuxième se construise sur la première.... Et ainsi de suite
       
       SLA
       

      imprimantes 3D DLP
             L'impression 3D DLP, ou traitement numérique de la lumière, utilise un projecteur numérique pour projeter une lumière UV sur la zone d'impression et polymériser une couche de résine en une seule fois.
             Le dessin de la couche est  généré par un dispositif numérique à micro-miroirs (DMD) situé à l'intérieur du projecteur. Le DMD lui-même est constitué de nombreux miroirs minuscules qui contrôlent le motif lumineux projeté. Lorsque la lumière est réfléchie sur sa surface, elle est ensuite orientée vers la résine liquide.
       
       Comme pour le SLA,       on retrouve le même processus d’itération pour construire la pièce.
       
      dlp


       

      imprimantes 3D LCD

      Ces imprimantes se démocratisent très rapidement ces dernières années ; poussées par des constructeurs chinois améliorant sans cesse les machines, ces imprimantes deviennent très courantes, équipent la plupart des fablabs et trouvent très souvent leur place au domicile des makers.
       
       Travaillant avec les mêmes types de résines que ses collègues, ces imprimantes utilisent généralement une LED puissante dont la lumière est filtrée pa      r un écran à cristaux liquides obscurcissant les parties qui ne doivent pas être imprimées. Là encore, on imprime la couche en une seule fois.
       Et vous l’avez compris maintenant, même processus que pour les technologies précédentes pour construire la pièce.

       lcd

       

    • Les usages

      L’impression résine permet aujourd’hui de réaliser rapidement, à coût raisonnable, des pièces de grande précision avec des matériaux aux propriétés de plus en plus variées.

      Ces machines vont donc vous permettre de multiples projets :

      • Le prototypage et la validation de pièces bien entendu ; c’est le premier intérêt de l’impression 3D

      • L’outillage rapide : avec des résines souples ou même thermofusibles, vous pouvez réaliser directement des moules pour produire des pièces plastiques en injection, des pièces résine ( Epoxy, PU...) par moulage, et même des pièces métal par fonderie dite à « cire perdue »

      • Des dispositifs de maintien ou de calage, des gabarits, des cales... Tout ce qui pourra vous aider à fabriquer plus facilement en utilisant d’autres machines : électroportatif ou CNC

      • Et enfin et surtout, maintenant que des résines de haute résistance et de grande durabilité sont disponibles, de fabriquer directement des pièces d’usage pour la production ou la réparation.

    • Alors, quelle machine choisir ?

      Chaque technologie présente évidemment des avantages et des inconvénients ; alors quelle machine utiliser, si on a la chance d’avoir ce choix, ou quelles attentes pour son projet si le choix est imposé ? Globalement, nous pouvons retenir que, compte tenu bien sûr des différences dues aux marques et modèles :

      • Le SLA offre une très grande précision, donc est plus performante sur les détails très fins. De plus, l’utilisation d’un « point laser » se déplaçant pour dessiner la couche permet une  précision homogène sur toute la surface du plateau .
         Revers de la médaille, puisque ce point doit parcourir toute la couche, ces imprimantes sont moins rapides, ce qui devient vite sensible sur des pièces complexes ou volumineuses.
         Le coût         d’achat et d’usage sont tous deux comparativement onéreux par rapport aux deux autres technologies.
         Nous y reviendrons un peu plus loin, mais, pour l’instant, le choix de résines « techniques » et spéciales est encore pour le moment plus large pour le SLA.

      • Les imprimantes DLP, imprimant chaque couche en une fois dans sa totalité sont nettement plus rapides que les SLA, et surtout le temps ne dépend plus de la complexité de la couche.
         le coût d’achat est moin        dre que les SLA mais nettement au dessus des LCD courantes. Le coût d’usage est quant à lui relativement équivalent car le projecteur a une durée de vie limitée (entre 5000 et 20000h, ce qui vous laisse quand même du champ pour de beaux projets)

      • Les LCD représentent la technologie la plus accessible (à partir de 150€), et l’émulation entre constructeurs, souvent chinois, est maximale sur ces machines. Les imprimantes de bonne qualité se succèdent avec des précisions de plus en plus impressionnantes, avec pour des machines à quelques centaines d’euros, des écrans 8, 12 et même14k. La taille de pixel descend jusqu’à 16,8 x 24,8 μm.
         le coût d’usage est faible, les résines commencent à se diversifier, et peuvent être utilisées sur diverses marques, rendant le maker moins prisonnier des consommables propriétaires.

    • les outils complémentaires

      Tous les fournisseurs d’imprimantes proposent aujourd’hui des outils complémentaires pour les phases de post traitement, soit 2 appareils séparés, soit un appareil 2en1 ; il y a de fortes chances que votre fablab en soit équipé.
       
       Vous aurez donc besoin dans tous les cas :

      • D’un bac de lavage, de préférence avec un dispositif de circulation du solvant (agitateur ou pompe)

      • D’une chambre de polymérisation équipée de lumières dont la longueur d’onde couvre celle de polymérisation de la résine , et de préférence d’un plateau tournant pour s’assurer une exposition homogène de la pièce aux UV

      Il est possible également de nettoyer les impressions avec des bacs de nettoyage aux ultrasons, mais cet équipement, plus cher n’est pas encore très répandu.

      Des outils courants également vous seront nécessaires : pinces coupantes, spatules silicone, couteaux à enduire, pinceaux, limes, cutter.... Pour terminer votre projet.

      Les résines que ce soit sous forme liquide ou vapeurs, ainsi que les solvants de post traitement sont susceptibles d’être toxiques ou dangereux.
       il est donc indispensable de compter parmi les outils complémentaires :

      • Un dispositif d’extraction ou de filtrage des vapeurs

      • Des protections individuelles : lunettes, gants, masques filtrants...

      outils complémentaires

  • Collapse Expand

    Les Logiciels

    • Votre machine est choisie, votre résine aussi; vous avez votre fichier 3D prêt?

      Passons à l'action!

      Votre fichier doit être séparé en tranches par un logiciel spécifique: le trancheur (ou slicer en anglais) avant d'être envoyé  à votre imprimante sous forme d'une série d'instructions machine.
      Le trancheur génère également automatiquement les supports et les accroches nécessaires pour obtenir une impression de bonne qualité.

      Il existe 3 familles de logiciels de tranchage:

      • les logiciels propriétaires propres à la marque de votre machine
      • les logiciels propriétaires commerciaux, payants pouvant piloter différentes imprimantes
      • les logiciels OpenSource, gratuits, construits par la communauté, adaptés eux aussi à de nombreuses machines

    • Chaque marque d'imprimante livre son matériel avec un logiciel dédié, réglé spécifiquement en fonction des caractéristiques de la machine, mais aussi généralement pour tenir compte des spécificités des  résines de la marque.
      Ces logiciels sont la plupart du temps téléchargeables sur le site officiel.

    • Certains éditeurs de logiciels proposent des solutions censées être plus avancées, permettant des réglages plus fins ou plus variés et donnant la possibilité d'aller encore plus loin dans la personnalisation de la manière d'imprimer.

      Parmi eux certains proposent une version gratuite, limitée, et une version complète payante.
      Parmi les plus célèbres: ChiTuBox, Lychee Slicer, Formware 3D...

    • La communauté des logiciels libres et des makers est à l'origine d'un autre type de trancheurs: les trancheurs opensource.
      ce sont des logiciels principalement gratuits, multimachine, et la plupart du temps très performants. Si vous souhaitez une solution vous permettant d'aller plus avant dans la contrôle de vos machines et impressions, vous pouvez vous intéresser par exemple à PrusaSlicer ou Orca Slicer, sans oublier Ultimaker Cura, qui possède en outre un plugin, « Settings Guide » particulièrement intéressant pour l'apprentissage. Installez ce plug-in, survolez un réglage avec le pointeur de la souris et – contrairement aux autres slicers qui donnent une brève description et un lien pour ouvrir un onglet dans votre navigateur Web –, ce qui s’affiche, c’est une explication complète facile à assimiler, qui inclut souvent des schémas, du réglage et de ce qu’il fait.

    •  

       

       

       

    • Le fonctionnement de tous les trancheurs est identique:

      • vous chargez votre fichier dans le logiciel
      • vous choisissez le modèle d'imprimante et de consommable correspondant à votre projet
      • vous lancez le tranchage
      • vous envoyez les instructions à la machine, directement ou via une clef USB

      chargement du fichier:

      le fichier dans Prusa Slicer

      le tranchage:

      le fichier tranché

  • Collapse Expand

    Le processus

    • Quelle que soit la technologie que vous allez utiliser, la démarche d’impression sera la même, et évidemment sans surprise  si vous connaissez un tant soit peu le monde de l’impression3D en général :

      • Vous vous assurez d’avoir un fichier 3D compatible avec le logiciel de tranchage de l’imprimante

      • Vous vérifiez votre fichier pour débusquer d’éventuels « trous » dans votre maillage ; si besoin est, vous pouvez utiliser en amont des logiciels tiers pour le faire.

      • Vous le chargez dans le logiciel de commande de votre machine afin de le trancher... Et de l’envoyer sur l’imprimante.

    • Le post-traitement


       Une fois la pièce imprimée, il nous faut encore achever 2 étapes avant de pouvoir être tout fier de notre nouvelle pièce... Et de l’utiliser comme il se doit !
       En effet, si la pièce a bien       atteint sa forme finale, et si elle est déjà bien solidifiée, elle n’a pas encore atteint son degré complet de polymérisation et donc ses propriétés mécaniques optimales.
       Nous allons donc maintenant compléter notre fabrication par 2 phases indispensables :

      • Le lavage :
                 Les pièces se fabriquant dans un bain de résine, elles sont forcément enduites de matière non durcie, poisseuse, qu’il faut éliminer.
         On lave donc les pièces imprimées avec un solvant, la plupart du temps de l’         alcool isopropylique. On trouve de plus en plus de résines solubles à l’eau, rendant plus facile, plus sûr et moins onéreux le lavage.
         La méthode la plus pratique est d’immerger la pièce dans un bain de solvant, de préférence avec une circulation du liquide via un agitateur        .

      • La polymérisation (ou cure , en anglais)
                 En exposant la pièce (nettoyée, puis débarrassée des supports) à une source de lumière UV dont la longueur d’onde correspond à celle de la polymérisation de la résine, on finit de durcir la résine afin de donner à la matière ses caractéristiques mécaniques idéales.
         Il faut veiller à bien exposer la pièce sous toutes ses faces pour obtenir un effet homogène.

  • Collapse Expand

    Les consommables

    • Les résines

       

      Il existe différents types de résines que nous choisirons en fonction de l’usage attendu de la pièce, et de ses caractéristiques mécaniques souhaitées.
       
             Pour un usage décoratif :

       Résines standards

      • Usage : modélisme, figurines, prototypes visuels

      • Avantages : bon marché, facile à imprimer, bonne définition, grande gamme de couleurs et d’aspects (transparentes, translucides, mates....)

      • Inconvénients : résistance mécanique limitée, peu résistante à la chaleur

      Pour des pièces techniques :

      Résines ABS-like ou résistantes

      • Usage : pièces fonctionnelles, boîtiers, maquettes d’ingénierie

      • Avantages : résistance mécanique accrue, flexibilité modérée

      • Inconvénients : parfois plus cassantes que l’ABS réel, odeur plus forte

      Résines flexibles

      • Usage : joints, semelles, éléments souples, moules

      • Avantages : grande élasticité, déformation contrôlée

      • Inconvénients : difficiles à imprimer, usure rapide du bac à résine

      Résines haute température

      • Usage : moules, pièces soumises à la chaleur

      • Avantages : résistance thermique, rigidité

      • Inconvénients : chères, peuvent nécessiter post-curing poussé

      Résines dentaires, biocompatibles et alimentaires

      • Usage : guides chirurgicaux, couronnes, prothèses, contact avec la nourriture

      • Avantages : certifiées médicalement, précises, non toxiques

      • Inconvénients : très coûteuses, exigeantes en post-traitement

      Résines calcinables (castable)

      • Usage : moulage à cire perdue (joaillerie, dentaire)

      • Avantages : brûlent sans résidu, hautement détaillées

      • Inconvénients : prix élevé, difficiles à manipuler

      Assurez vous de la possibilité d’usage de la résine que vous envisagez auprès de l’équipe du fablab, ou éventuellement de la possibilité d’apporter vos propres consommables

       

    • Les consommables « machine »
       

      En plus de la résine, l’utilisation des imprimantes de stéréolithographie est consommatrice de pièces d’usure, qu’il est bon de considérer comme des consommables, et de s’assurer de leur état et de leur disponibilité avant de se lancer dans un projet.

      Les films d’impression

      La plupart des imprimantes 3D à résine ont un film transparent au fond du réservoir de résine. Ces films minces laisse passer la lumière UV provenant de l'écran situé en dessous, polymérisant ainsi la résine couche par couche. Ils empêche également la résine de s'écouler de la cuve tout en permettant à chaque couche polymérisée de se détacher proprement par le bas.

      Si votre film est rayé, opaque ou étiré, la lumière se diffuse mal et votre impression risque de rater, ou d’être de qualité médiocre. Pareillement, si les couches polymérisées ne se décollent pas correctement, votre impression échoue rapidement.
       Ce film s'use et au bout de quelques kilos de résine il vous en faudra un nouveau      .
             Il se peut également que le film se crève, et là le changement immédiat est inévitable.

      Ces films ( FEP, ACF et PFA) sont des consommables indispensables pour les imprimantes 3D résine. Ils garantissent un démoulage facile et protègent le bac à résine pour des impressions nettes et sans défaut.

      Les sources d’insolation :

      Sur les imprimantes DLP et LCD, les projecteurs ou les écrans LCD s’usent également, et même si leur durée de vie est assez longue, il faut de temps à autre les changer, et donc les considérer également comme des consommables.

    • Les consommables post-traitement
       

      Le solvant se charge rapidement de résine lors du lavage ; il est donc à renouveler souvent.
       
       Selon le type de votre résine, à solvant ou aqueuse, votre solvant sera bien évidemment différent :

      • De l’eau naturellement pour les résines aqueuses

      • De l’alcool isopropylique ou un solvant spécifique pour les résines à solvant

       

       

       

       

  • Collapse Expand

    La sécurité

    • Le contact ou l'inhalation des émanations de résine peut entraîner divers effets sur la santé, notamment :

      • Irritation des voies respiratoires : causée par les composés organiques volatils (COV).

      • Réactions allergiques : résultant de l'exposition aux monomères.

      • Effets à long terme : potentiellement cancérigènes pour certains composés.

      La résine d'impression 3D contient divers produits chimiques, notamment des acrylates et des méthacrylates, qui peuvent être nocifs en cas d'exposition directe. Les principaux risques incluent :

      • ·         Irritation cutanée et allergies : Le contact direct avec la peau peut provoquer des dermatites de contact, des éruptions cutanées et des réactions allergiques.

      • ·         Toxicité : L'inhalation de vapeurs de résine non durcie peut entraîner des maux de tête, des nausées et des irritations des voies respiratoires. Certaines résines peuvent contenir des substances cancérigènes.

      • ·         Risques environnementaux : Les résines non durcies sont toxiques pour l'environnement, en particulier pour la vie aquatique. Une élimination inappropriée peut contaminer les sols et les eaux.

      Pour minimiser les risques associés aux émanations de résine, plusieurs mesures doivent être prises :

      • ·         Utilisation d'équipements de protection individuelle (EPI) : Utiliser des gants en nitrile, des lunettes de protection et des masques respiratoires adaptés pour éviter le contact direct avec la peau et l'inhalation des vapeurs.

      •           Ventilation adéquate : installation de systèmes d'extraction des vapeurs.

      • ·         Stockage et manipulation sécurisés :    La manipulation incorrecte des résines d'impression 3D peut entraîner des accidents. Il est crucial de les stocker dans des contenants hermétiques, à l'abri de la lumière et hors de portée des enfants et des animaux. De plus, il faut la travailler dans une zone de travail bien ventilée.

  • Collapse Expand

    Bien préparer son projet

    • Avant de venir au fablab pour imprimer sa pièce, il est nécessaire de s’assurer de plusieurs points pour éviter de perdre du temps, maximiser les chances de succès.... Et partager au mieux les ressources techniques et humaines du fablab en toute sécurité pour soi et pour les autres.

      Voici un petite liste de points à vérifier ; elle n’est certainement pas exhaustive.
       Prenez de toute façon contact avec le technicien du fablab qui vous accompagnera : lui et lui seul aura la compétence finale pour vous guider tout au long de votre projet.

      • Compatibilité de votre format de fichier et de ses dimensions avec les logiciels et les machines du lab

      • Choix des machines et des consommables en fonction des possibilités du lab et des besoins de votre projet

      • Vérifier l’intégrité de votre fichier et le réparer si besoin.

      • S’enquérir de la disponibilité ou de la nécessité des équipements de protection individuelle

      • Anticiper la politique de gestion des déchets et les règles de sécurité en vigueur

      • Estimer le temps et le coût de votre projet.

    • Quelques points clefs pour optimiser son travail (et son matériel)
       

      Retenez également quelques habitudes simples pour éviter des surprises ou des désagréments :

      Les résines sont photosensibles :  c’est très bien puisque c’est ce qui nous permet d’imprimer. La longueur d’onde qui permet la polymérisation est en général comprise entre 350 nm (nanomètre) pour les imprimantes DLP et 450 nm pour les imprimantes SLA.
       La lumière naturelle contient une multitude de longueur d’ondes.... Dont celles ci !
       Conservez donc les machines le plus à l’abri des zones ensoleillées, même si elles sont équipées de boîtiers censés filtrer       ces longueurs d’onde spécifiques.
       Garder les résines dans des contenants opaques et fermés

      Pareillement ne pas remettre de la résine utilisée dans les bouteilles sans la filtrer

      Conserver les résines dans les conditions de températures et d’humidité préconisées.

      Soyez vigilants sur la propreté des machines et sur l’entretien nécessaire

      NE FAITES JAMAIS L’IMPASSE SUR LA SECURITE : protection individuelle, aération, sécurité de manipulation et gestion des déchets

      On vous souhaite de très beaux projets !