Les imprimantes 3D constituent un nouveau type d’équipement de traitement capable de fabriquer diverses formes, et leurs applications sont devenues de plus en plus répandues ces dernières années. Mais il présente également des inconvénients et des situations dans lesquelles il ne convient pas au traitement. Dans quelles situations les imprimantes 3D peuvent-elles jouer leur rôle, et dans quelles situations le traitement traditionnel est-il plus adapté ? Vous trouverez ci-dessous les caractéristiques des imprimantes 3D et leurs différences par rapport au traitement de découpe.
Qu’est-ce que l’impression 3D ?
Une imprimante 3D est un appareil qui coupe les données 3D en fines tranches pour former des formes bidimensionnelles, puis empile les formes bidimensionnelles pour former un modèle tridimensionnel identique à la forme des données 3D. Contrairement au traitement de découpe qui enlève des matériaux, au traitement du plastique qui façonne les matériaux formés et au traitement de déformation, la fabrication additive, également connue sous le nom de fabrication additive, est considérée du point de vue du traitement avec des matériaux ajoutés. Les caractéristiques de traitement des imprimantes 3D se manifestent par la « modélisation » et la « superposition », qui sont principalement divisées dans les catégories suivantes en fonction des méthodes de modélisation et des types de matériaux de modélisation.
Classification basée sur la méthode de superposition
Modélisation par dépôt fondu (FDM) : Il s'agit d'une méthode de superposition qui pulvérise un matériau thermofusible à partir d'une buse, allant de modèles relativement peu coûteux pour un usage personnel à un usage commercial, avec une large gamme de gammes de produits. Le matériau de modelage est principalement de la résine, mais il existe également des matériaux pour phases métalliques. Par exemple, dans certains produits numériques thermoplastiques, les mêmes matériaux que ceux réellement utilisés dans le moulage par injection peuvent être utilisés pour le moulage.
Méthode de moulage UV : C'est une méthode d'irradiation de rayons ultraviolets sur de la résine liquide pour la durcir et déposer des matériaux. L'irradiation UV peut être obtenue à l'aide, entre autres, de projecteurs UV et de lasers. Fondamentalement utilisé uniquement pour façonner des matériaux en résine. Les matériaux utilisés sont des matériaux spécialisés. La méthode de moulage couche par couche de frittage de poudre utilise un laser ou d'autres méthodes pour irradier une fine couche de matériau en poudre et la chauffe pour dissoudre et solidifier le matériau en poudre. Ensuite, déposez une fine couche de poudre de matériau dessus et effectuez à nouveau une irradiation laser. Cette méthode de stratification est appelée modélisation de stratification par frittage de poudre. Généralement, les matériaux et les additifs sont mélangés pour être utilisés, et la fonction des additifs est de fondre et de lier les matériaux entre eux. Les matériaux applicables à cette méthode sont également spécialisés.
Selon la classification des matériaux
Matériau en résine
Matériaux métalliques
Les imprimantes 3D peuvent traiter des matériaux en résine et en métal. En raison des différents matériaux pouvant être traités par différents modèles d'équipement, il est nécessaire d'utiliser différents modèles d'équipement en fonction de l'objectif de la conception.
Les imprimantes 3D donnent souvent l’impression qu’elles peuvent facilement traiter et produire n’importe quelle forme, mais en réalité, une modélisation et un traitement de haute qualité nécessitent des méthodes et une expérience accumulée. Ce type d’équipement ne peut pas tout produire à volonté. De plus, le post-traitement après le moulage nécessite parfois également plus de temps, comme le retrait des pièces de moulage par serrage utilisées pour stabiliser la forme. De nombreuses entreprises proposent ce type de service professionnel, et nous devons privilégier cette approche pour y parvenir.
La différence entre l'impression 3D et le traitement de découpe
La plus grande différence entre l’impression 3D et la découpe réside dans la méthode de traitement, et il existe de nombreuses autres différences en plus.
Différences dans les méthodes de traitement
Imprimante 3D : fabrication additive qui ajoute des matières pour obtenir la forme souhaitée.
Traitement de découpe : suppression des pièces inutiles des matériaux de type bloc et traitement de celles-ci pour distinguer la forme qui peut être usinée.
Imprimante 3D : Empilée sur la base de formes transversales 2D, elle peut traiter des trous creux, suspendus, courbes, etc. En revanche, la viande épaisse, les morceaux non creux, etc. ne conviennent pas à ce type de méthode en raison au besoin de plus de matériaux.
Traitement de coupe : les trous creux ou incurvés intérieurement ne peuvent pas être usinés. De plus, pour l'usinage de trous en surplomb et transversaux, il est nécessaire de serrer et de fixer la pièce à plusieurs reprises au cours du processus d'usinage, de sorte que le degré de liberté de la forme pouvant être usinée n'est pas très élevé. D'autre part, cette méthode découpe des formes dans des matériaux en blocs, ce qui facilite la production d'éléments à parois épaisses.
Différences dans les données requises pour le traitement
Imprimante 3D : non seulement des données de conception 3D, mais également des données d'impression 3D sont nécessaires. De plus, selon la forme, il peut être nécessaire de concevoir des supports, qui peuvent nécessiter des logiciels spécialisés ou des données 3D telles que STL, STEP, IGS comme données intermédiaires. La création de données à cet effet peut prendre beaucoup de temps.
Traitement de découpe : l'utilisation de machines-outils pour la découpe peut utiliser des dessins 2D. Ces dernières années, l'« usinage automatique » CN est progressivement devenu courant, pour lequel le programme d'application (CAM) permettant de créer automatiquement des programmes CN est largement utilisé. En plus des formats de données 2D courants tels que DXF, des programmes CN peuvent également être créés en reconnaissant les formats de données 3D tels que STEP et IGS, en particulier pour les formes complexes. À partir de là, nous pouvons facilement créer des données pour atteindre les objectifs de traitement.
La différence entre les matériaux usinables
Les imprimantes 3D nécessitent généralement des matériaux spécialisés. Par conséquent, outre les limitations des matériaux facultatifs, les matériaux spécialisés présentent également des inconvénients, comme le fait d'être plus chers que les matériaux généraux.
Traitement de découpe : il peut non seulement traiter les métaux, mais également divers autres matériaux tels que les plastiques.
Exemples plus adaptés à l'impression 3D qu'au traitement de découpe
Chaque méthode de traitement a ses avantages et ses inconvénients. Vous trouverez ci-dessous quelques cas où l’impression 3D est plus adaptée que l’usinage par découpe.
Confirmation de la création 3D : S'il est nécessaire de confirmer l'apparence du produit pendant la phase de planification du produit, cette méthode peut être utilisée efficacement. Par rapport aux spécifications, aux dessins et aux illustrations, il peut offrir une expérience plus claire et plus intuitive car il peut être affiché devant les yeux comme un objet physique.
Structure creuse et trous incurvés intérieurement : Cette méthode est très adaptée si vous souhaitez obtenir une structure creuse pour réduire le poids, ou si vous souhaitez obtenir une forme de trou incurvée complexe à l'intérieur du produit. Surtout lors de la création de trous incurvés en interne, puisque la découpe implique l'usinage de trous dans deux directions et leur intersection, seul un trou droit avec un angle R peut être créé. Mais les imprimantes 3D peuvent réaliser des trous incurvés et incurvés complexes.
Production de produits d'essai : en particulier pour les produits en plastique, afin de réaliser une production d'essai, des moules d'essai doivent être réalisés pendant le processus de découpe. Cependant, comme les imprimantes 3D ne nécessitent pas de moules, une production d’essai peut être réalisée à faible coût. Une autre méthode consiste à produire le moule utilisé pour le moulage par injection ou l'emboutissage, plutôt que le prototype lui-même.
Construction et modèles de bâtiments : les imprimantes 3D conviennent à la création de structures courbes complexes. De plus, il est également compétent dans le traitement des formes creuses, ce qui le rend plus adapté au style des modèles architecturaux. Lors du processus de découpe, il est difficile d'obtenir une forme creuse, elle doit donc être divisée en plusieurs parties pour la fabrication et l'assemblage. Dans les pays étrangers, le phénomène consistant à utiliser l’impression 3D pour produire soi-même des bâtiments augmente progressivement, mais des problèmes tels que le coût des matériaux et la précision des combinaisons de composants subsistent.
Production multi-variétés et en petits lots : L’avantage des imprimantes 3D est qu’elles ne nécessitent pas de moules et peuvent produire librement. Par conséquent, les imprimantes 3D conviennent à divers types de production à petite échelle, telles que la reproduction de prothèses et de produits déjà épuisés, ainsi que les montages utilisés sur les lignes de production. Il peut également être utilisé pour traiter des produits répondant aux différents besoins des clients, tels que des pièces automobiles personnalisées. Et tant qu’il existe des données, la même chose peut être faite immédiatement, éliminant ainsi le risque d’invendus et de surplus de stocks.
Distinguer efficacement l'impression 3D du traitement de découpe
Le plus grand défi de l’impression 3D est la faible précision d’usinage. Afin d'être utilisé en combinaison avec d'autres pièces, l'usinage est indispensable. La forme des pièces qui sont précisément combinées avec d'autres pièces, telles que des vis, n'est pas adaptée. La vitesse de traitement de l’impression 3D est plus lente que celle de la découpe, et les coûts d’exploitation, y compris les matériaux, sont également élevés, ce qui la rend impropre à une production à grande échelle. Par conséquent, à l’exception de quelques types de production en petits lots, il est généralement utilisé pour le traitement et la production de moules utilisés dans des échantillons, des prototypes ou des essais. Ces dernières années, il y a eu également des cas dans les industries automobile et aéronautique où des produits fabriqués avec des imprimantes 3D sont directement installés en tant que produits finaux, mais ils n'ont pas encore atteint le niveau de remplacement des équipements de traitement traditionnels. Même en tant que prototype, des problèmes de précision et de rugosité de surface subsistent, ainsi que la difficulté de déformation thermique des matériaux métalliques.
Par conséquent, l’approche idéale consiste à utiliser l’impression 3D dans certaines applications limitées (telles que la production d’essai) et à adopter l’usinage par découpe lors des étapes précises de production d’essai et de production de masse. De plus, dans les situations où une évaluation des performances au même niveau que celle des produits fabriqués en série est requise, les imprimantes 3D peuvent ne pas être en mesure d'utiliser les mêmes matériaux que les produits fabriqués en série. A ce stade, il est nécessaire d’utiliser du matériel de découpe pour y parvenir.
Contrairement aux processus de découpe qui suppriment des matériaux, les imprimantes 3D sont des équipements de traitement qui ajoutent des matériaux pour obtenir la forme souhaitée pour la fabrication additive. Empilez et superposez les formes 2D des tranches de données 3D dans la forme souhaitée. L'impression 3D peut être divisée en modélisation par dépôt fondu (FDM), modélisation ultraviolette, modélisation par superposition de frittage de poudre, etc. selon la méthode de superposition, et peut être divisée en résine et métal selon les matériaux utilisés. Bien qu'il soit également possible de traiter des formes qui ne peuvent pas être obtenues par découpe, telles que des trous en surplomb, transversaux et des trous incurvés internes, la précision de l'impression 3D est actuellement inférieure à celle de la découpe, nécessitant des matériaux spécialisés et un temps de traitement plus long. Par conséquent, par rapport à la production de masse, les imprimantes 3D sont plus adaptées à des fins particulièrement limitées lors des processus de production d’essai et de planification.