CONSERVATOIRE NATIONAL DES ARTS ET METIERSCENTRE REGIONAL DE RHONE-ALPES

---Exposé dans le cadre de l’UE « Information et communication pour ingénieur »

Spécialité : INFORMATIQUE---Par

Galsungen---

Impression 3D

Soutenu le 16 janvier 2014---

JURY

PRESIDENT : [Civilité Prénom NOM Fonction]MEMBRES : [Civilité Prénom NOM Fonction]

Plan

• Histoire

• Imprimante

• Procédés

• Matières

• Economie

• Législation

• Conclusion

2 / 28

Plan Histoire Procédés Matières Economie Législation ConclusionImprimante

Histoire

1988

•1ère

imprimante 3D – 3D Systems –Stéréolithographie

•Lancement Stratasys

1989

•1ère

imprimante FDM (Stratasys)

1993

•Le MIT conçoit la 3DP (Three-DimensionnalPrinting)

1995

•3 modèles

•Genisys(Stratasys)

•Actua 2000 (3D System)

•Z402 (Z Corporation)

2001

•Création des FabLab

2005

•Projet RepRap

2007

•Création Shapeways

2009

•Création Sculpteo

2010

•Livre blanc questionnant la législation

2011

•TED : Anthony ATALA

2013

•TED : A. ATALA : 1er

rein imprimé

•Mai : « Liberator » : 1ère arme open source imprimée

•Explosion des usages

3 / 28

Plan Histoire Procédés Matières Economie Législation ConclusionImprimante

Qu’est ce qu’une imprimante 3D ?

• 1 Imprimante avec différents procédés• 1 Ordinateur pour la piloter avec logiciel CAO• Logiciel de CAO

• Analyse fichier• découpe en tranches•Ajoute socle et attaches provisoires

• Scanner : aide à la modélisation

4 / 28

Plan Histoire Procédés Matières Economie Législation ConclusionImprimante

Procédés

• Photopolymérisation– Stéréolithographie– Procédé DLP– Technologie PolyJet– 2PP

• Liage de poudre– Frittage laser– E-Beam– Technique 3DP

• Dépôt de matière fondue : FDM

5 / 28

Plan Histoire Procédés 1/19 Matières Economie Législation ConclusionImprimante

Photopolymérisation

Stéréolithographie (SLA)

L’impression 3D par stéréolithographie.(Source : C3 – Impression 3D)

7 / 28

Plan Histoire Procédés 3/19 Matières Economie Législation ConclusionImprimante

Illustrations

Source : blog.modandwa.comFractals Flowers par Miguel Chevalier

Source : 3dnatives.comSource : 3dnatives.com

Source : fr.3dilla.com

8 / 28

Plan Histoire Procédés 4/19 Matières Economie Législation ConclusionImprimante

DLP - Digital Light Processing

Fonctionnement de la projection DLP(Source : EreNumerique.fr)

9 / 28

Plan Histoire Procédés 5/19 Matières Economie Législation ConclusionImprimante

Illustrations

Source : 3dnatives.com - solidatorSource : 3dnatives.com - solidator

Source : multistation.com

10 / 28

Plan Histoire Procédés 6/19 Matières Economie Législation ConclusionImprimante

PolyJet

(Source : objectplot.fr)

11 / 28

Plan Histoire Procédés 7/19 Matières Economie Législation ConclusionImprimante

Illustrations

Source : blog.stratasys.com

Source : fablabinc.com

Source : imprimante3d-objet.fr

12 / 28

Plan Histoire Procédés 8/19 Matières Economie Législation ConclusionImprimante

2PP – Two-Photon Polymerizationéchelle nanoscopique

(Sources : solidsmack.com)

13 / 28

Plan Histoire Procédés 9/19 Matières Economie Législation ConclusionImprimante

Liage de poudre

Frittage Laser

Schéma explicatif du procédé d’impression 3D par frittage laser.(Source : Institut de formation technique supérieur de l’université de Reims)

15 / 28

Plan Histoire Procédés 11/19 Matières Economie Législation ConclusionImprimante

Illustrations

Source : medias.3dvf.comBoule en titane

Source : blog.sculpteo.com

16 / 28

Plan Histoire Procédés 12/19 Matières Economie Législation ConclusionImprimante

E-BEAM / EBF

Schéma de fonctionnement d’une imprimante E-Beam. (Source : Arcam)

• E-BEAM / EBM : Electric Beam Melting• Société suédoise Arcam• Laser électron• Température : 700 à 1000 °C

• EBF / EBDM : Electronic Beam Direct Manufacturing• NASA• Environnement gravité zéro

17 / 28

Plan Histoire Procédés 13/19 Matières Economie Législation ConclusionImprimante

Illustrations

Source : aip-primeca-ds.netSource : fr.3dilla.com

18 / 28

Plan Histoire Procédés 14/19 Matières Economie Législation ConclusionImprimante

3DP – Three Dimensional Printing

• MIT• ZCorp / 3D Systems• centaines milliers couleurs

• coloration glus• finition (chauffe…)

Three Dimensional Printing (3DP)(Source : custompartnet.com)

19 / 28

Plan Histoire Procédés 15/19 Matières Economie Législation ConclusionImprimante

Illustration

Représentation 3D en couleurs d’un relief. (Source : Z Corporation-3D Systems)

20 / 28

Plan Histoire Procédés 16/19 Matières Economie Législation ConclusionImprimante

Dépôt de filament (fondu)FDM - FFF

FDM – FFF(Fused Deposition Modeling – Fused Filament Fabrication)

Fonctionnement de l’impression 3D par dépôtde filament fondu.(Source : Zureks)

22 / 28

Plan Histoire Procédés 18/19 Matières Economie Législation ConclusionImprimante

IllustrationsExemples de pièces imprimées sur la même imprimante personnelle (une RepRap Prusa Mendel) : à gauche, la pièce avant configurationde la machine ; à droite, le résultat après configuration. (Source : John Biehler)

Stanford Bunny partagé sur Thingiverse et imprimé en ABS. (Source : Matthew LaBerge)

Source : limprimante3d.net

23 / 28

Plan Histoire Procédés 19/19 Matières Economie Législation ConclusionImprimante

MatièresMatériaux organiques

Céramiques Plastiques Métaux

Cires Alumine ABS (acrylonitrile butadiène styrène)

Aluminium

Tissus / Cellules Mullite PLA (acide polylactique) Acier d’outillage

Aliments Zircone Polyamide (nylon) Titane

Carbure de silicium Polyamide renforcé Inconel

Phosphate tricalcique

PEEK (polyétheréthercétone)

Cobalt-chrome

Résines époxy chargées en céramique (nano) Résines époxy thermodurcissables

Silice (sable) Cuivre Acier inoxydable

Plâtre PMMA (polyméthacrylate de méthyle)

Or / Platine

Graphite PC (polycarbonate) Hastelloy

Béton(s) PPSU ou PPSF (polyphénysulfone)

Ultem

Alumide

24 / 28

Plan Histoire Procédés Matières Economie Législation ConclusionImprimante

Economie

• Imprimantes personnelles• 2008 : 355 unités• 2011 : 23 265 unités• 2013 : 56 000 unités

• Croissance 2013• Europe de l’ouest : 42 %• Mondiale : 49 %

Même attentes/prévisions pour 2014.

• Marché : 669 millions en 2013Grand public et industriel.(Sources Gartner)

25 / 28

Plan Histoire Procédés Matières Economie Législation ConclusionImprimante

Législation

• « It will be Awesome if they don’t screw it », Michael Weindberg (2010)

• Soumis au droit d’auteur, à la propriété intellectuelle/industrielle

• Dépôt auprès de l’INPI

– Brevets, marques, dessins, modèles

• Conserver preuve de la création

• Pas de vide juridique

• Statuts à définir sur les libertés de chacun

26 / 28

Plan Histoire Procédés Matières Economie Législation ConclusionImprimante

Conclusion

• Forte expansion / croissance• Révolution chaine de production• 3ème révolution industrielle• Production masse Customisation masse• Re-industrialisation micro usine quartier• Avenir prometteur

– Conditions :• Augmenter vitesse impression• Augmenter la variété des matériaux

– CES 2014

27 / 28

Plan Histoire Procédés Matières Economie Législation ConclusionImprimante

Merci

Des questions ?

28 / 28

Plan Histoire Procédés Matières Economie Législation ConclusionImprimante

Annexes

Chaine de production bouleversée

Logiciels : modeleurs 3D

Illustration usage médical

Source : 3dprinter.net

Source : ubergizmo.com

Source : envisiontec.com Sources : dezeen.com

Source : 3d-printers.com.au

Illustration usage alimentaire

Impressions en sucre par l’imprimante ChefJet de 3D System (CES 2014)Source : tomsguide.fr

Source : images.gizmag.com

Source : digitaltrends.com

Illustration usage mode

Cirque du Soleil (© Liana Bandziulyte)Source : i.materialise.com

Lady Gaga in a 3D printed ParamedicSculpture dress designed by Studio XOSource : 3ders.org

Dita Von Teese Models World’s First Fully Articulated 3D-Printed GownSource : ecouterre.com

Source : designbam.com

Source : treehugger.com

Illustration usage militaire

Arme imprimée en 3D par Cody Wilson. (Source :Cody Wilson)

Source : 3dprinter.netLow cost, 3D Printed UAVSource : fabbaloo.com

Metal 3D printing : M1911Source : extremetech.com

Illustration usage BâtimentContour Crafting

Source : www.contourcrafting.org

Source : www.contourcrafting.org Source : craft.usc.edu Source : i1.ytimg.com

Illustration usage Automobile

Tableau de bord imprimé en 3D avec finition plaquage bois. (Source : Stratasys-Objet)

Levier de vitesse Volkswagen en acier inoxydable, réalisé par frittage laserde poudre de métal sur une imprimante EOS. (Source : EOS Automotive)

La voiture Urbee imprimée en 3D. (Source : Kor Ecologic)