L'impression 3D est une technologie étonnante qui a une importance considérable dans de nombreuses industries, principalement en raison de sa capacité à imprimer des matériaux solides dans des formes peu orthodoxes. Certaines technologies ne peuvent toujours pas produire certaines formes que l'impression 3D peut réaliser sans problème.

La question se pose donc de savoir quels sont les matériaux qui ne peuvent pas être imprimés en 3D.

Les matériaux tels que le bois, le tissu, le papier et les pierres ne peuvent pas être imprimés en 3D car ils brûleraient avant d'être fondus et extrudés à travers une buse.

Cet article répond à quelques questions courantes sur les possibilités et les limites de l'impression 3D, en termes de matériaux imprimables et non imprimables, ainsi que de formes.

Quels sont les matériaux qui ne peuvent pas être imprimés en 3D ?

La principale réponse est qu'il est impossible d'imprimer avec des matériaux qui ne peuvent pas être fondus, dans un état semi-liquide qui peut être extrudé. Si vous regardez comment fonctionnent les imprimantes 3D FDM, elles fondent des matériaux thermoplastiques à partir d'une bobine, avec des tolérances étroites de ±0,05 et moins.

Les matériaux qui brûlent plutôt que de fondre à haute température auront du mal à être extrudés à travers une buse.

Tant que l'état semi-liquide et les tolérances sont respectés, vous devriez pouvoir imprimer ce matériau en 3D. De nombreux matériaux ne respectent pas ces propriétés.

D'autre part, nous pouvons également utiliser des poudres pour les métaux dans un processus appelé frittage sélectif par laser (SLS), qui utilise un laser pour fritter des matériaux en poudre et les lier entre eux pour créer un modèle solide.

Les matériaux qui ne peuvent pas être imprimés en 3D sont les suivants :

• Bois véritable, bien que nous puissions créer un hybride de PLA et de grains de bois.
• Tissus
• Papier
• Roche - bien que vous puissiez faire fondre des matériaux volcaniques tels que l'absalt ou la rhyolite.

En fait, je n'ai pas trouvé beaucoup de matériaux qui ne peuvent pas être imprimés en 3D. Il est vraiment possible de faire fonctionner la plupart des matériaux d'une manière ou d'une autre !

Il est peut-être un peu plus facile de se tourner vers l'autre côté de cette question pour en savoir plus sur les matériaux utilisés dans le domaine de l'impression 3D.

Quels matériaux peut-on imprimer en 3D ?

Vous savez donc quels sont les matériaux qui ne peuvent pas être imprimés en 3D, mais qu'en est-il de ceux qui peuvent l'être ?

• PLA
• ABS
• Métaux (titane, acier inoxydable, chrome cobalt, alliage de nickel, etc.)
• Polycarbonate (filament très résistant)
• Alimentation
• Béton (maisons imprimées en 3D)
• TPU (matériau flexible)
• Graphite
• Bio-matériaux (cellules vivantes)
• Acrylique
• Électronique (circuits imprimés)
• PETG
• Céramique
• Or (possible, mais cette méthode serait très inefficace)
• Argent
• Nylon
• Verre
• PEEK
• Fibre de carbone
• PLA chargé de bois (peut contenir environ 30 % de particules de bois et 70 % de PLA)
• PLA chargé en cuivre ("80% de cuivre")
• HIPS et bien d'autres

Vous seriez surpris de voir à quel point l'impression 3D s'est développée ces dernières années, avec toutes sortes d'universités et d'ingénieurs qui créent de nouvelles méthodes pour imprimer en 3D différents types d'objets.

Même l'électronique peut être imprimée en 3D, ce que la plupart des gens n'auraient jamais cru possible.

Oui, il existe également des imprimantes bio-3D qui permettent d'imprimer des cellules vivantes. Ces imprimantes, dont le prix varie entre 10 000 et 200 000 dollars, utilisent la fabrication additive de cellules et de matériaux biocompatibles pour créer une structure vivante capable d'imiter les systèmes vivants naturels.

L'or et l'argent peuvent être transformés en objets 3D à l'aide de l'impression 3D, mais ils ne sont pas réellement imprimés en 3D. Ils sont fabriqués grâce à un processus d'impression de modèles en cire, de moulage, de fonte de l'or ou de l'argent, puis de coulée de l'or ou de l'argent fondu dans le moule.

Vous trouverez ci-dessous une vidéo intéressante qui montre la création d'une bague tigrée en argent, depuis la conception jusqu'à la bague finale.

Le processus est vraiment spécialisé et nécessite des outils et des équipements appropriés pour le faire fonctionner, mais la meilleure chose à ce sujet est le niveau de détail du modèle et la façon dont il est créé avec l'aide significative de l'impression 3D.

La personnalisation de l'impression 3D est l'aspect le plus intéressant de cette technologie, car elle permet de personnaliser facilement ses propres objets.

Quelles sont les formes qui ne peuvent pas être imprimées en 3D ?

En pratique, vous aurez du mal à trouver les formes qui ne peuvent pas être imprimées en 3D, car il existe de nombreuses techniques d'impression 3D qui permettent de surmonter les limitations.

Je pense que vous trouverez plusieurs formes et modèles étonnamment complexes en regardant le Tag mathématique sur Thingiverse.

Pourquoi pas les Puzzle Knots, créés par SteedMaker sur Thingiverse.

Ou le nœud de trèfle, créé par shockwave3d sur Thingiverse.

Les formes que la FDM a du mal à imprimer peuvent généralement être réalisées avec l'impression SLA (durcissement de la résine à l'aide de faisceaux laser) et vice versa.

Les imprimantes 3D normales peuvent avoir des difficultés à imprimer :

• Formes qui ont peu de contact avec le lit, comme les sphères
• Modèles dont les bords sont très fins et ressemblent à des plumes
• Impressions 3D avec de grands porte-à-faux ou en plein vol
• Très grands objets
• Formes à parois minces

Un grand nombre de ces problèmes peuvent être résolus grâce à diverses méthodes d'impression assistée, telles que l'utilisation de structures de soutien pour les surplombs, la modification de l'orientation afin que les parties fines ne constituent pas la base de l'impression, l'utilisation de radeaux et d'arceaux comme base solide, et même la division des modèles en pièces détachées.

Formes avec peu de contact avec le lit

Les formes qui ont une petite base et peu de contact avec le lit ne peuvent pas être imprimées directement en 3D comme d'autres formes, car l'objet se détachera du lit avant même que l'impression ne soit terminée.

C'est pourquoi il n'est pas possible de créer facilement un objet sphérique, car le contact avec la surface est trop faible et le corps est trop grand pour se retirer au cours du processus.

Le raft est un maillage de filaments qui sont placés sur la plate-forme de construction, sur laquelle la première couche du modèle est imprimée.

Bords fins, semblables à des plumes

L'impression 3D de caractéristiques très fines, comme une plume ou une lame de couteau, est presque impossible en raison de l'orientation, de la précision XYZ et de la méthode générale d'extrusion.

Cela ne pourrait se faire que sur des machines extrêmement précises de quelques microns, et même dans ce cas, il ne sera pas possible d'obtenir des bords aussi fins que vous le souhaitez. La technologie doit d'abord augmenter sa résolution jusqu'à atteindre la finesse souhaitée.

Impressions avec de grands porte-à-faux ou impression en plein air

Les objets comportant de grandes parties en saillie sont difficiles à imprimer, voire impossibles.

Le problème est simple : si les formes à imprimer sont trop éloignées de la couche précédente et que leur taille est importante, elles se détacheront avant que la couche ne puisse se mettre en place correctement.

La plupart des gens pensent qu'il n'est pas possible d'imprimer sur rien, car il faut une sorte de fondation, mais lorsque vous réglez votre imprimante 3D et ses paramètres, un phénomène appelé "bridging" (pontage) peut s'avérer très utile dans ce cas.

Cura dispose d'une aide pour améliorer nos surplombs grâce à l'option "Enable Bridge Settings" (activer les paramètres du pont).

Le pontage peut être amélioré de manière significative avec les bons paramètres, ainsi qu'avec un conduit Petsfang, comme vous pouvez le voir dans la vidéo ci-dessous.

Il a réussi à imprimer en 3D un porte-à-faux de 300 mm de long, ce qui est très impressionnant ! Il a modifié la vitesse d'impression à 100 mm/s et à 70 mm/s pour le remplissage, mais uniquement parce que l'impression prenait beaucoup de temps, de sorte que des résultats encore meilleurs sont tout à fait possibles.

Heureusement, nous pouvons également produire des tours de soutien sous ces grands surplombs, afin de les maintenir et de leur permettre de garder leur forme.

Très grandes impressions 3D

La plupart des imprimantes 3D FDM ont une taille comprise entre 100 x 100 x 100 mm et 400 x 400 x 400 mm. Il sera donc difficile de trouver une imprimante 3D capable d'imprimer de grands objets en une seule fois.

La plus grande imprimante 3D FDM que j'ai pu trouver est la Modix Big-180X qui a un volume de construction massif de 1800 x 600 x 600 mm et pèse 160 kg !

Ce n'est pas une machine à laquelle on peut s'attendre à avoir accès, alors en attendant, nous devons nous en tenir à nos plus petites machines.

Tout n'est pas mauvais car nous avons la possibilité de diviser les modèles en plus petites parties, de les imprimer séparément et de les assembler ensuite à l'aide d'une substance adhésive telle que la superglue ou l'époxy.