Technique de dépot de matière fondue : FDM et FFF

L’impression 3D par dépôt de matière fondue :

Extrusion du Matériau, et dépôt sélectif de la matière au moyen d’une tête d’impression ou d’une buse.

La tête d’impression dépose une matière molle.

Cette technique, la plus répandue,  consiste à déposer la matière au fur et à mesure, c’est un Dépôt de Filament Fondu
= FDM = Fused Deposition Modeling
Fused Deposition Modeling FDM sont des marques déposées de Stratasys.

Pour toutes les imprimantes qui ne sont pas Stratasys et qui utilisent exactement le même procédé FDM (imprimantes RepRap et dérivées ) on utilisera l’appellation FFF ( Fused Filament Fabrication ) ou plus simple :
« dépôt de filament fondu » ou « dépôt de fil fondu »

– technique développée à la fin des années 1980 par Scott Crump (cofondateur de la société Stratasys )
– commercialisée depuis les années 1990
– récemment introduite auprès des particuliers par l’arrivée des imprimantes 3d personnelles depuis RepRap et la société Makerbot

principe : dépôt successifs de filament plastique ou de filament de métal 

– une buse d’extrusion , par laquelle passe ce filament, vient déposer sur un plateau la matière en suivant le chemin défini par le fichier CAO.
– la buse est chauffée à plus de 185 ° , ce qui fait fondre le filament au fur et à mesure de l’impression
– la matière est déposée en couches très fines ( 0,04 mm d’épaisseur en moyenne)
– Une fois la première couche imprimée, la tête d’impression se relève légèrement et se remet au travail pour déposer une deuxième couche.Et ainsi de suite.
– l’objet est construit couche après couche de la base à son sommet. Cela peut durer plusieurs heures voire plusieurs jours.
– pour les structures de support : retirés de la pièce après fabrication   matériau soluble à l’eau
se dissout rapidement grâce à un équipement dédié utilisant une solution d’hydroxyde de sodium.
– l’objet fabriqué retrouve la température ambiante en quelques minutes.

Voir exemple du procédé en video

Materiaux utilisés :
généralement THERMOPLASTIQUES PLA OU ABS  ( filament de plastiques mous qui durcira en touchant le support de l’imprimante )
large choix de coloris
bobines de filament de 1,75 ou 3 mm de diamètre.

le PLA (acide polylactique) est biodégradable

mais certaines imprimantes utilisent aussi :
– les polycarbonates (PC)
– les polycaprolactones
– les polyphénylsulfones (PPSF)
– l’ULTEM 9085 (résistance au feu  aérospatiale )
– élastomères
– des cires
– du PVA (alcool polyvinylique soluble)

Parfois, la tête d’impression peut être remplacée par une seringue, qui permet alors d’imprimer :
– des aliments (glaçage, fromage, pâte à biscuit crue , chocolat…)
– des cellules vivantes dans un gel à usage médical ( imprimantes Organovo ) (« encre vivante » )

Toute matière pouvant être pressée à travers une buse peut être imprimée en 3D

Taille maxi de la pièce :  92 x 61 x 92

Précision : +- 0,1 à 0,3 mm

Finition : rugueux

AVANTAGES DU PROCÉDÉ  : 

– très nombreux fabricants d’imprimantes
exemple : Makerbot
la qualité de l’impression, le coût et le choix des matériaux varient énormément selon le type de machine.
– prix des imprimantes devient « démocratique »
– utilisation individuelle, domestique , scolaire ou professionnelle
– simplicité d’utilisation ???
– résistance élevée à la rupture
– possible pour parties d’outillages, gabarits, et pièces massives dans l’industrie 

INCONVÉNIENTS DU PROCÉDÉ :

– n’imprime que dans des matériaux pouvant être extrudés ou pressés dans une tête d’imprimante
– mono-matériau
– nécessité de support
– les cartouches de filament sont chères
– la précision n’est pas toujours au rdv
– parfois avoir une âme de bricoleur
– qualité très moyenne des objets : surface où l’on sent les couches
astuce pour améliorer le « toucher » de l’ABS : frotter l’objet avec de l’acétone
– le filament est parfois difficile à maîtriser 

Machines vendues « prêtes à l’emploi » ou à monter soi-même …!

Chaque fabricant de machine a son propre filament .

La Makerbot Replicator sait utiliser plusieurs filaments à la fois http://store.makerbot.com/replicator

gamme « Cube » chez 3D Systems http://www.cubify.com

 

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