Qu’est-ce que l’impression 3D FDM ?

Qu’est-ce que l’impression 3D FDM ?

Savez-vous ce qu’est l’impression 3D FDM ? Lisez notre guide complet pour une introduction et une explication de cette technologie populaire dans le secteur de l’impression 3D.

Qu’est-ce que l’impression 3D FDM ?

La technologie FDM, ou FFF, consiste à créer des objets en superposant des matériaux fondus. FDM est l’abréviation de “fused deposition modeling” (modélisation par dépôt en fusion).

how fdm 3d printing works

Le fonctionnement de la FDM peut sembler compliqué. Cependant, cette technologie d’impression 3D est en fait simple.

En gros, pensez-y comme à un pistolet à colle chaude. D’un côté, on pousse un thermoplastique ou tout autre matériau. Lorsqu’il est poussé à travers la buse du pistolet, le matériau fond sous l’effet de la chaleur et lorsqu’il ressort, il se solidifie sans perdre ses propriétés.

Il en va de même avec la technologie FDM. Cependant, cette fois, au lieu d’un pistolet à colle chaude, nous avons une imprimante 3D. Le thermoplastique passe par la buse chaude de l’imprimante 3D, fond et durcit immédiatement.

L’extrudeuse de l’imprimante et la table sont entraînées par des moteurs pas à pas, laissant le plastique derrière eux, couche par couche. Le plastique fondu extrudé est superposé, de bas en haut. Cela permet de créer un modèle 3D.

Qu’est-ce que la technologie MJM ?

La technologie MJM peut être considérée comme une FDM analogue. Cependant, au lieu de plastique fondu, MJM utilise de la cire ou du photopolymère. Sur la tête d’impression, il y a de nombreuses petites buses (de 96 à 448) à travers lesquelles la cire fondue ou les gouttes de photopolymère sont alimentées. Ces matériaux sont immédiatement éclairés par une lampe.

Matériau utilisé pour la fabrication de modèles imprimés en 3D

Matériau utilisé pour fabriquer des modèles imprimés en 3DDans l’impression 3D FDM, le matériau utilisé pour fabriquer les modèles est un fil de plastique. Ce fil est connu sous le nom de filament.

Il existe différents types de filaments sur le marché. Les filaments sont disponibles en deux diamètres : 1,75 mm et 2,85 mm. Ce dernier est généralement appelé filament de 3 mm.

Les imprimantes 3D qui utilisent un filament de 3 mm sont rares. Les plus célèbres de ces imprimantes sont les modèles Ultimaker et leurs clones. La majorité des imprimantes 3D utilisent un filament de 1,75 mm pour l’impression.

Le premier matériau utilisé pour l’impression 3D était un filament de soudure d’un diamètre de 3 mm. Par conséquent, pendant longtemps, 3 mm était la taille standard des filaments d’impression 3D.

Avant l’impression, un modèle 3D est préparé à l’aide d’un programme de découpage. Le slicer divise le modèle en couches et prépare les commandes de déplacement de la tête d’impression. Le modèle tranché peut être enregistré dans différents formats, mais le format par défaut est le GCode. Par conséquent, en principe, l’imprimante est une machine CNC.

Pour en savoir plus sur les slicers, consultez les guides suivants :

Histoire de l’impression 3D FDM

Le procédé d’impression 3D FDM a été inventé par S. Scott Crump, le fondateur de Stratasy, à la fin de l’année 1980. Crump a obtenu un brevet en 1988. En 1990, Stratasys a dévoilé sa première imprimante 3D industrielle utilisant la technologie FDM.

Scott Crump est l’un des fondateurs de Stratasys.

Les premières imprimantes 3D étaient des machines industrielles plutôt coûteuses destinées aux grandes entreprises. Cependant, les choses ont commencé à changer en 2006 après la création du projet RepRap (de l’anglais Replicating Rapid Prototyper – un mécanisme autoreproducteur pour le prototypage rapide).

La première version de l’imprimante 3D RepRap.

L’objectif du projet RepRap était de créer une imprimante 3D autocopiante.

Des arbres ont été utilisés comme cadre et guides et presque toutes les pièces ont été connectées avec des pièces imprimées. L’extrudeuse et la table étaient entraînées par des moteurs pas à pas et le code source était ouvert. Bien sûr, visuellement, l’imprimante 3D ressemblait à un produit artisanal fabriqué à partir de matériaux de récupération. Cependant, le plus important est qu’elle a fonctionné. L’imprimante a utilisé environ 50 % des pièces imprimées.

Le terme FDM ayant été breveté par Stratasys, les passionnés d’impression 3D et les contributeurs de RepRap ont inventé leur propre terme, FFF. Il s’agit de la fabrication de filaments fondus. La signification est la même, mais il permet d’éviter les problèmes juridiques.

Au fur et à mesure de l’évolution de RepRap, les projets OpenSource ont commencé à se développer. Le représentant le plus éminent du mouvement OpenSource est MakerBot.

En plus de développer son imprimante 3D, MakerBot développe activement le site Web Thingiverse. Thingiverse propose un grand nombre de modèles gratuits prêts à être imprimés en 3D.

Les fondateurs de MakerBot, Zach Smith et Bre Pettis, avec les prototypes finaux du MakerBot Cupcake.

Ultimaker devrait être distinguée séparément. L’idée de RepRap était que l’imprimante était censée se reproduire elle-même. Cependant, Ultimaker a choisi une voie différente. Les fondateurs ont conçu leur imprimante à partir de pièces de contreplaqué découpées au laser. Cette unité s’est avérée être beaucoup plus rapide et plus abordable que la fabrication de pièces imprimées.

En 2013, la première Ultimaker Original a été lancée. Elle était vendue sous forme de kit qui devait être assemblé par l’utilisateur.

Tous les dessins et développements étaient publiés sur internet. Cela permettait à toute personne de n’importe où qui le souhaitait d’acheter les composants et l’électronique nécessaires, de commander la découpe du boîtier et de quelques unités pour assembler sa propre imprimante.

Après l’assemblage, il était possible d’imprimer des mises à niveau sur la même imprimante et de remplacer les pièces en contreplaqué par des pièces en plastique.

Ultimaker a rapidement développé une communauté importante et amicale. De nombreux modèles 3D gratuits de divers nœuds Ultimaker Original ont été mis en ligne. Les mises à niveau ont été nombreuses ; de nombreux “bobos” désagréables de la structure ont été supprimés.

Contreplaqué Ultimaker Original

En plus des imprimantes 3D Ultimaker, basées sur la Replicator-G, un trancheur d’impression 3D connu sous le nom de CURA a été développé. En raison de sa polyvalence et de son prix abordable, CURA est devenu le favori des fabricants 3D et est considéré comme l’un des meilleurs trancheurs 3D.

La vidéo ci-dessous présente en détail l’histoire de l’impression 3D FDM.

Outre les imprimantes Ultimaker, un grand nombre de profils prêts à l’emploi pour d’autres imprimantes 3D ont été définis dans Cura. Il est également facile de configurer CURA pour une imprimante auto-assemblée.

ARUC moderne

De nombreux autres projets, petits et grands, ont contribué à l’émergence de l’impression 3D. Toutefois, ce sont les projets RepRap et OpenSource qui ont rendu l’impression 3D FDM plus abordable.

Au fil du temps, les imprimantes 3D ainsi que leurs consommables sont devenus plus abordables. Aujourd’hui, vous trouverez des imprimantes 3D dans toutes les gammes de prix, notamment à moins de 200, 300, 400, 500, 1000 dollars et plus.

Il existe plusieurs différences entre les technologies FDM et FFF. La principale est la présence d’une chambre chauffée pour une impression plus stable. Les amateurs de FFF l’ont abandonnée afin de réduire le coût de fabrication des imprimantes 3D. Plus tard, certaines imprimantes ont été livrées avec un boîtier fermé. Avec la table chauffante, on obtient une chambre chauffante passive.

Avantages et inconvénients de l’impression 3D FDM

Avantages de l’impression 3D FDM

1. Abordabilité

Le principal avantage de l’impression FDM est son caractère abordable. Le coût d’une imprimante domestique est comparable à celui d’un smartphone. De plus, avec un budget très limité, vous pouvez trouver des projets OpenSource et construire l’imprimante vous-même.

2. Une grande variété de modèles

Vous pouvez facilement choisir une imprimante pour une tâche spécifique. Par exemple, la Flashforge Adventurer 3, grâce à son boîtier fermé et à l’absence de table chauffante, sera un excellent cadeau pour un enfant. Anycubic Mega est parfaite pour une personne qui aime les mises à niveau et les expériences. Et Raise3D Pro2 Plus est adapté aux tâches de production.

3. Variété de matériaux pour l’impression 3D

Outre l’ABS et le PLA standard, il existe une grande variété de plastiques utilisés dans l’impression 3D FDM. Par exemple, nous avons des plastiques décoratifs infusés avec divers matériaux.

Plastiques décoratifs imitant le cuivre et le bronze.

Il existe également des plastiques techniques, qui présentent des propriétés physiques et mécaniques améliorées. Ces matériaux peuvent être utilisés pour le prototypage par impression 3D afin de créer des produits fonctionnels.

Exemple d’articles fonctionnels imprimés en 3D

Il existe également des plastiques spéciaux conçus pour des tâches spécifiques. Par exemple, il existe des plastiques à faible teneur en cendres brûlées ou à cire perdue.

Billet, coulé selon le modèle 3D

Inconvénients de l’impression 3D FDM

Mais il y a aussi des inconvénients.

1. Faible précision par rapport aux autres technologies d’impression

L’écart avec le modèle 3D ne dépasse généralement pas 0,1 mm. La valeur de l’écart dépend de la mécanique de l’imprimante et des caractéristiques du matériau. Pour les engrenages ordinaires et les besoins domestiques, cette précision est tout à fait suffisante. Cependant, dans certaines industries (par exemple, la bijouterie), la précision du modèle fini doit être plus élevée.

2. Surface en couches

Il est impossible d’obtenir une surface parfaitement lisse sur une imprimante 3D FDM. Cependant, les couches du modèle peuvent être lissées par ponçage, remplissage ou traitement au solvant.

À gauche, un modèle imprimé sur une imprimante 3D FDM, et à droite, le même modèle après traitement.

Applications de l’impression 3D FDM

En raison de la grande variété d’imprimantes et de matériaux FDM disponibles, l’impression 3D a un très large éventail d’applications. Celles-ci comprennent :

Prototypage

L’application la plus populaire de l’impression 3D est le prototypage. L’impression FDM a permis de créer beaucoup plus rapidement et facilement des modèles et des mécanismes de test.

Du modèle imprimé en 3D au produit fini

L’impression FDM permet de prototyper rapidement n’importe quoi et d’apporter rapidement des modifications.

Médecine

En médecine, grâce aux imprimantes 3D, ils ont commencé à créer des orthèses confortables et respirantes pour réparer les fractures.

Appareil orthopédique imprimé en 3D

Les orthèses imprimées peuvent être fixées plus rapidement que le plâtre classique. De plus, le processus est moins laborieux et moins salissant.

L’impression 3D permet de créer des prothèses mécaniques à traction simple. Cela est particulièrement vrai pour les enfants. Après tout, les enfants grandissent vite et ils doivent changer fréquemment de prothèse. Grâce à l’impression FDM, le processus de création d’une prothèse est devenu moins cher et plus rapide.

Prothèse de traction pédiatrique

Les prothèses sont plus légères et plus confortables que les prothèses traditionnelles.

En savoir plus sur l’application de l’impression 3D en médecine.

Industrie du film

Dans l’industrie cinématographique, l’impression FDM est utilisée pour imprimer des accessoires et des éléments de costumes, des masques, des mécanismes et d’autres éléments.

Robot geisha du film “Ghost in the Shell”.

L’impression 3D est parfois utilisée pour créer de petits prototypes de modèles à une échelle réduite afin de calculer plus précisément les proportions, les scènes de mise en scène, l’éclairage et le rendu ultérieur.

Hobbies

Les imprimantes FDM ont contribué à simplifier la création de modèles réduits de bateaux, de voitures miniatures, d’avions et de leurs pièces détachées.

Avion RU, imprimé sur une imprimante 3D

On a même vu apparaître des sites proposant des modèles d’avions et de voitures radiocommandés adaptés à l’impression 3D.

Les cosplayers aiment également l’impression 3D en raison de la variété des matériaux et de la production plus rapide et plus facile des masques, des éléments fonctionnels et de certaines parties de l’armure.

Cosplay du film “Pacific Rim-2”.

Auparavant, c’était un processus long et minutieux pour sélectionner le matériau, préparer les patrons, préparer soigneusement la surface pour l’apprêt et la peinture. Avec l’impression 3D FDM, vous pouvez créer un modèle 3D du costume souhaité, l’ajuster à la silhouette du cosplayer et l’imprimer. La production d’éléments complexes, mobiles et de pièces de mécanismes a été simplifiée.

Voir les meilleures imprimantes 3D pour les costumes de cosplay.

Mise en page

Dans le domaine du prototypage, les imprimantes 3D ont accéléré à plusieurs reprises la création d’agencements complexes de bâtiments et de paysages. Auparavant, de nombreux éléments devaient être minutieusement fabriqués à la main.

Disposition des quartiers

Un modèle physique en 3D aide le client à voir pleinement le futur objet, par rapport à ce qui peut être vu dans un environnement numérique. En outre, si nécessaire, vous pouvez rapidement modifier la disposition.

Impression en petites séries

Si vous avez besoin d’un petit lot d’articles, par exemple des porte-clés avec le logo d’une entreprise, il est plus rapide et moins cher de les imprimer sur une imprimante 3D.

Petit lot de pièces détachées

La réalisation d’un maître-modèle suivi d’un moulage est un processus laborieux et coûteux. Si une pièce a une forme complexe avec diverses projections et contre-dépouilles, le moulage peut être impossible. Une imprimante 3D peut facilement se charger de cette tâche.

En savoir plus sur l’impression 3D en petites séries.

Éducation

L’utilisation d’imprimantes 3D dans le processus éducatif permet aux élèves de développer une pensée imaginative. Les imprimantes contribuent également à rendre le processus d’apprentissage plus visuel. Par exemple, il est difficile de remarquer les défauts d’une pièce sur le papier. Cependant, lorsque vous créez une pièce d’essai, vous pouvez clairement voir tous les défauts.

Des enfants assemblent une imprimante 3D

En robotique, une imprimante 3D permet de créer rapidement divers mécanismes et des robots simples.

Un enfant assemble un robot dans un cercle de robotique

L’impression 3D devient populaire pour créer des aides visuelles. Par exemple, les enfants malvoyants ou aveugles “voient” avec leurs mains. Grâce aux modèles imprimés en 3D, ils peuvent mieux percevoir les informations.

Voir les meilleures imprimantes 3D pour les écoles secondaires.

Pour un usage domestique

À la maison, une imprimante 3D peut s’avérer être plus qu’un simple jouet. Elle peut aussi être un outil utile. Par exemple, vous pouvez l’utiliser pour réparer des appareils électroménagers. Dans certains appareils ménagers, les engrenages en plastique sont effacés ou cassés par le stress. L’impression 3D permet de fabriquer facilement des pièces de rechange.

Printed and original gears
Engrenages imprimés et originaux

Vous pouvez également imprimer des objets d’intérieur : supports, vases, lampes, petites boîtes. Vous ne serez limité que par vos compétences en modélisation 3D et votre imagination.

Découvrez les meilleures imprimantes 3D pour un usage domestique.

Conclusion

La technologie d’impression FDM est très polyvalente, grâce à la grande variété d’imprimantes 3D et de matériaux disponibles. Si vous souhaitez vous lancer dans cette technologie, il est important de choisir la bonne imprimante 3D.

Aujourd’hui, la technologie FDM a déjà trouvé de nombreux domaines d’application. D’année en année, les imprimantes 3D FDM deviennent plus rapides et plus précises. Le logiciel est constamment mis à jour afin que l’utilisateur novice puisse facilement se lancer dans l’impression.

Il existe également des dizaines de matériaux utilisés pour l’impression 3D FDM. Ces matériaux permettent de créer des produits plus précis et plus durables.

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