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En tant que concepteurs de produits, nos clients nous sollicitent constamment pour fabriquer leurs produits en interne grâce à l’impression 3D. L’impression 3D est devenue un véritable phénomène. Et on les comprend : c’est presque magique ! Il suffit d’entrer quelques données dans la machine, d’appuyer sur « Démarrer », et hop ! Des formes magiques apparaissent !
Chez SurfaceID, nous avons compris que l’impression 3D n’est pas la solution miracle. Certes, elle présente parfois des avantages, notamment en termes de rapidité. Mais elle comporte aussi des inconvénients inattendus, comme sa résistance.
Malgré les problèmes de résistance, l’impression 3D présente d’énormes avantages. Nous allons maintenant aborder notre point de vue sur l’impression 3D et le procédé CNC, tout aussi utile.
Bien que les résultats finaux puissent parfois se ressembler, l’usinage CNC et l’impression 3D fonctionnent de manière opposée. L’impression 3D utilise une fraise pour enlever des pièces d’un bloc massif de n’importe quel matériau. L’usinage CNC, quant à lui, utilise une imprimante pour déposer de fines couches de matériau imprimable les unes sur les autres.
Nous souhaitons tirer le meilleur parti de chacun de ces deux procédés, car nous savons que l’usinage CNC et l’impression 3D ont des applications et des limitations très distinctes.
Vitesse et simplicité
Impression 3D
L’un des principaux avantages de l’impression 3D réside dans la simplicité du processus de fabrication, notamment pour les pièces uniques. La construction se fait de manière linéaire, de bas en haut, sans aucune supervision. Grâce à ce système de superposition de couches, l’imprimante 3D est peu sensible à la complexité structurelle du modèle. Un support temporaire est parfois nécessaire, ce qui peut engendrer des imperfections esthétiques et un gaspillage de matériau. Chez SurfaceID, nous tirons parti de la rapidité de l’impression 3D, du prototypage à la production de produits finis. Nos boîtiers d’instruments scientifiques , conçus pour des performances optimales, en sont un bon exemple.
Exemple
Prenons l’exemple d’une lettre H imprimée verticalement. La partie centrale est trop large et forme un angle trop aigu avec ses deux supports, empêchant ainsi un assemblage naturel. Le résultat final donnerait l’impression que le H fond au centre, car le matériau est très mou lors de l’impression. L’imprimante 3D peut alors ajouter un support temporaire sous le pont. Ce support est ensuite retiré une fois l’impression terminée. Il est important d’utiliser le moins de support possible, car il laissera une marque lors de son retrait.
En revanche, la lettre X peut être imprimée verticalement sans aucun support, car les angles offrent une tolérance suffisante pour que la structure reste bien en place tout au long du processus. L’impression suivante est autoportante :
Pour les petites séries, les pièces imprimées en 3D peuvent être livrées en 24 heures à un coût très bas. Attention toutefois aux impressions 3D rapides et bon marché : elles sont généralement réalisées avec des matériaux moins chers et plus fragiles, et sur des imprimantes à faible résolution. Ces pièces se cassent souvent facilement et ne servent qu’à un contrôle visuel.
La nature des matériaux d’impression 3D confère au produit des finitions imparfaites, le rendant inadapté à de nombreuses conditions. Les impressions 3D ne résistent ni à la friction, ni aux chocs, ni à la chaleur. L’impression 3D excelle dans la réalisation de pièces creuses décoratives ou de structures en maille. Ces dernières années, elle a permis la création de designs très complexes grâce à l’utilisation de matériaux innovants . Découvrez ci-dessous quelques prothèses visuellement impressionnantes.
CNC
L’usinage CNC exige beaucoup plus de temps et de compétences pour sa mise en place. Selon la machine CNC et la géométrie de votre modèle, il peut être nécessaire qu’un superviseur fasse pivoter la pièce (parfois plus d’une fois), change la tête de perçage pour les détails ou ajuste la vitesse des moteurs.
La commande numérique enlève la matière nécessaire de la pièce brute pour créer l’espace vide, ce qui génère des déchets considérables. L’enceinte de la commande numérique peut vite devenir encombrante et ce type de machine est généralement réservé aux ateliers de production.
Les équipements CNC peuvent inclure un tour ou une table mobile comportant jusqu’à 5 axes. Une fois optimisée pour une production à grande échelle (10 à 100 pièces), l’usinage CNC est généralement beaucoup plus rapide que l’impression 3D.
Force et précision
L’usinage CNC permet de usiner presque n’importe quel matériau à partir d’une ébauche : acier inoxydable, aluminium, bois, mousse, glace, etc. La précision CNC dépasse même les limites de la perception visuelle. Si vous avez besoin d’assembler deux pièces de n’importe quel matériau avec une précision absolue, c’est la solution idéale. Par exemple, l’usinage CNC permet de fabriquer des cylindres et leurs pistons correspondants, indispensables au fonctionnement d’une voiture.
Il est strictement impossible de réaliser une sphère creuse en usinage CNC, à moins d’assembler deux moitiés distinctes. L’impression 3D consiste à superposer des feuilles de plastique à l’infini… C’est pourquoi la superposition est souvent visible de près, avec un effet d’escalier sur les surfaces extérieures.
Conclusion
En 2018, l’impression 3D présente un fort potentiel d’amélioration, et les progrès semblent se concrétiser. Les imprimantes 3D récentes utilisent des matériaux écologiques comme le corail ou le plastique recyclé. L’impression 3D métal est également une technologie émergente. Les imprimantes 3D les plus courantes offrent une faible résolution et les pièces produites n’ont pas d’utilité à long terme. Les imprimantes 3D très onéreuses (à partir de 80 000 $) permettent de réaliser des pièces précises et robustes, comparables à la qualité des machines CNC, mais leur prix est bien supérieur. Si vous êtes prêt à investir une somme importante dans des impressions 3D haut de gamme, vous pouvez obtenir des pièces de haute qualité.
Pour les activités de conception industrielle et d’ingénierie mécanique de SurfaceID, la qualité et la durabilité de l’usinage CNC restent largement supérieures à ce qu’une impression 3D à prix raisonnable peut offrir, à nous comme à nos clients. Cependant, nous utilisons régulièrement l’impression 3D pour des contrôles visuels rapides, des essais d’ajustement et des réparations non permanentes. Avoir le choix est toujours un atout !
