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Dossier de veille technologique La couleur dans l’impression 3D 04/2017 Lam Anthony et Cassandra Laranjeira

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Dossier de veille technologiqueLa couleur dans l’impression 3D

04/2017Lam Anthony et Cassandra Laranjeira

RÉDACTION :Anthony LamCassandra Larenjeira

CONCEPTION & RÉALISATION :Anthony LamCassandra Larenjeira

Grenoble INP-Pagora461 rue de la PapeterieDomaine universitaire de Grenoble38 610 Gières

Dossier de veille technologique rédigé par deux étudiants de Licence Professionnelle de Grenoble INP Pagora dans le cadre de l’enseignement de veille technologique et intelligence économique (VTIE).

Avant de vous présenter ce dossier, nous tenions à remercier Florian BERTHELOT (de F3DF), Vincent CHAREL et Stéphanie GALLAND (de CAD Vision) qui nous ont apportés les informations clés servant à rédiger ce dossier.

Nous remerçions également MmeRouis (professeur à l’INP-Pagora)pour son appuis et ses conseilsjudicieux qui nous ont permis d’aiderà la réalisation de ce projet.

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Introduction p.5I- Impression 3D - Les technologies p.6 - Les matériaux p.14 - La couleur dans l’impression 3D p.22II- Les outils de la création à l’impression -Leslogicielsslicers(découpedefichier)p.36 - Les formats d’exportations utilisés p.38 - Les logiciels de modélisation 3D p.41 - Les scanners p.44III- Le marché p.48IV- Les évolutions à venir p.59V- Les scénarios p.56Conclusion

SOMMAIRE

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L’impression 3D est une technique de fabrication dite additive qui procède donc par ajout de matière (comme l’impression offset), contrairement aux techniques de fabri-cation soustractive procédant au retrait de matière (comme l’ébénisterie).

L’impression 3D permet de réaliser des objets usuels, des pièces détachées ou en-core des prototypes destinés aux essais.

Le point de départ est un fichier informatique représentant l’objet en trois dimensions, décomposé en tranches. Ces informations sont envoyées à une imprimante 3D qui va réaliser la fabrication par ajout de couches successives.

Ce nouveau procédé ressemble beaucoup à l’impression traditionnelle sur papier qui est également une technique de fabrication additive.Mais une caractéristique essentielle de l’impression à plat manque à l’appel dans ce nouvel environnement : LA COULEUR ! Cette science pourtant si chère aux imprimeurs traditionnels était jusque là aux abonnés absents.

Pourtant, depuis quelques années, plusieurs constructeurs se sont attelés à la tâche pour intégrer un peu de pigments à cet univers.

Quelles sont les réponses apportées par les constructeurs quant à l’intégration de la couleur dans l’impression 3D ? Quelles sont les différences entre ces deux méthodes d’impression et existe-t-il des similitudes ?

INTRODUCTION :

Fig.1 : Exemple d’impression couleur sur une imprimante

Polyjet J750 de Stratasys

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Ces trois procédés fonctionnent selon le même principe de base, c’est à dire superposer des couches de matières selon les coordonnées d’un fichier 3D.

La différence se situe sur la manière dont sont déposées et traitées ses couches, ainsi que le type de matériau utilisé.

Pour la plupart des procédés employés l’utilisateur a besoin :- d’une imprimante 3D- de consommable (filament, poudre…)- d’un fichier 3D (au format STL ou OBJ)- d’un logiciel de slicing pour trancher le fichier et transmettre les indications à l’imprimante- d’un ordinateur

Fig.2 : Schéma du procédé de

StéréolythographieSource : materialgeeza

via Wikipedia

A. Les technologies d’impression 3D 1- PAR SOLIDIFICATION PAR LA LUMIÈRE : STEREOLITHOGRAPHY APPARATUS (SLA) LE PROCÉDÉ DE STÉRÉOLITHOGRAPHY A ÉTÉ INVENTÉ EN 1986 PAR LE FONDATEUR DE LA SOCIÉTÉ 3D SYSTEMS CHARLES HULL.Une des formes de la Stereolythographie la plus répandue est la Photopolymérisation (SLA) : on concentre un rayon ultraviolet dans une cuve remplie de photopolymère (un matériau synthétique dont les molécules se modifient sous l’effet de la lumière la plupart du temps ultraviolette). Le Laser ultraviolet travaille le modèle 3D souhaité couche après couche. Quand le rayon frappe la matière, cette dernière se durcît sous son impact tout en se liant aux couches adjacentes. Au sortir de la cuve, on obtient une forme à la résolution remarquable et, cerise sur le gâteau, la matière non frappée par le laser peut être utilisée pour le prochain objet.

Mais on doit à la Stereolithography autre chose : c’est le fameux format .stl qui est actuellement le format numérique en passe de devenir le standard dans le monde de l’impression 3D

L’imprimante 3D grand public la plus connue utilisant ce procédé est FormLabs.

I- IMPRESSION 3D

L’IMPRESSION 3D FONCTIONNE DONC SELON PLUSIEURS PROCÉDÉS, QUI DIFFÈRENT SELON LE TYPE D’IMPRIMANTE 3D UTILISÉE. ON PEUT CLASSER CES PROCÉDÉS DANS TROIS GRANDS GROUPES :LA SOLIDIFICATION PAR LA LUMIÈRE, PAR DÉPÔT DE MATIÈRE, PAR AGGLOMÉRATION PAR COLLAGE.

La manière d’exporter les fichiers vers l’imprimante diffère selon les marques et les modèles(câble USB, Wi-Fi ou carte SD).

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2- PAR DÉPÔT DE MATIÈRE - FUSED DEPOSITION MODELING(FDM) : CE PROCÉDÉ A ÉTÉ INVENTÉ PAR SCOTT CRUMP À LA FIN DES ANNÉES 80 POUR VOIR LA PREMIÈRE SORTIE COMMERCIALE DU PROCÉDÉ EN 1991.

Le FDM consiste à porter à la fusion de petites gouttes de matière plastique (Souvent le plastique de type ABS) qui créent la forme couche après couche. Une fois que la goutte quitte l’applicateur, elle durcît de manière quasi-immédiate tout en se fondant avec les couches inférieures.

C’est le procédé de loin le moins coûteux et c’est sur lui que se reposent aujourd’hui la grande majorité des imprimantes 3D grands publics. Outre le plastique ABS, les plastiques PLA (Polylactic Acid) et d’autres polymères biodégradables peuvent être travaillés depuis ce procédé.

La plupart des imprimantes 3D « abordables » parmi les plus connues utilisent ce procédé notamment celles à l’initiative de RepRap, Solidoodle, LeapFrog, MakerBot ou l’imprimanteCubeX.

Fig.3 : Schéma d’une imprimante FDMSource : Anthony W. COLEMAN et Laurent MOLLET via article du CNRS

Fig.4 : Schéma zoomé d’une têxte extrudeuse d’une

imprimante FDMSource : www.AuxMerveilles.be

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3- PAR SOLIDIFICATION PAR LA LUMIÈRE : FRITTAGE SÉLECTIF PAR LASER OU SELECTIVE LASER SINTERING (SLS): L’INVENTION DE CE PROCÉDÉ EST ATTRIBUÉ À CARL DECKARD ET JOE BEAMANAND, CHERCHEURS À L’UNIVERSITÉ D’AUSTIN, AU MILIEU DES ANNÉES 80.

Cette technologie est proche de la Stéréolithographie mais sans la cuve remplie de polymère. Des matières dures (sous forme de poudre) comme le polystyrène, le verre, le nylon, certains métaux (dont le titane, l’acier ou l’argent) ou de la céramique sont frappées par un laser. Là où le laser frappe, la poudre s’assemble pour créer la forme. Toute la poudre non frappée peut être réutilisée pour les prochains objets à imprimer.

L’imprimante la plus connue utilisant ce procédé est la SinterStation Pro SLS 3D printer (Imprimante 3D professionnelle)

Fig.5 : Schéma d’une imprimante SLSsource : MaterialGeeza via Wikipedia

Fig.6 : Photo du nettoyage de la poudre non durcie par le laser après impression.source : Fluid Forms via Flickr

Fig.7 : Photo de la récupération de la poudre non durcie pour

réutilisationsource : Shapeways via Flickr

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Cette technologie breveté est découverte en 1995 par l’institut de recherche allemand Fraunhofer Institute ITL. Le principal construc-teur de machine utilisant cette technologie est la société allemande SLM solution GmbH. Ce procédé est principalement utilisé pour l’impression des pièces métalliques. La fusion sélective par laser, utilise un laser qui va faire fondre la poudre métallique de façon succes-

sive couche par couche.Sur un lit de poudre métallique, le laser va chauffer jusqu’à fu-sion total des grains aux endroits défini par le fichier 3D, issu de la CAO. Puis, la machine va rajouter un lit de poudre au-dessus de la couche fusionné, successivement jusqu’à la réalisation complète de l’objet.

Fig.8 : Shéma du système SLMsource : http://www.3af.fr/

4- L’AGGLOMÉRATION PAR COLLAGE : FUSION SÉLECTIVE PAR LASER OU SELECTIVE LASER MELTING (SLM)

Les applications les plus fréquentes pour cette technologie sont dans l’industrie aérospatiale, car l’utilisation de fabrication additive permet de faire des pièces complexes, en s’affranchissant des contraintes de la fabrication traditionnelle. Elle peut également amener à une réduction du nombre de pièces utilisées, ainsi qu’à des allègements de pièces. On observe également des applications dans le domaine médical ou certaines prothèses sont réalisées à l’aide de cette technologie, permettant la personnalisation du modèle à l’anatomie du patient.

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Basée dans la Silicon Valley, Carbon3D a été fondée en 2013 par le Pr. Joseph DeSimone, le Pr. Edward Samulski, et le Dr. Alex Ermoshkin, tous les trois chimistes de formation. Après avoir secrètement développé la technologie CLIP, c’est le Pr. Joseph DeSimone qui s’est chargé de dévoiler les résultats de leurs travaux au cours d’une conférence TEDx La technologie CLIP mise au point par Carbon3D, pour “Continuous Liquid Interface Production”, s’inspire en grande partie de la stéréolithographie

Ce procédé utilise un projecteur en dessous d’un bain de résine avec des particules sensibles à la lumière. Ce projecteur va projeter des images représentant les différentes couches de l’objet à imprimer.

En contrôlant l’oxygène présent lors de la réaction chimique, l’équipe de Carbon3D a réussi à grandement accélérer la solidification de la résine, faisant ainsi passer de plusieurs heures à quelques minutes la durée d’une impression 3D.

Fig.9 : Shéma du système CLIPsource : http://www.sculpteo.com/

5 - PAR SOLIDIFICATION PAR LA LUMIÈRE : CONTINUOUS LIQUID INTERFACE PRODUCTION (CLIP)

ALORS QUE LES TEMPS DE FABRICATION RESTENT UN FREIN MAJEUR AU DÉVELOPPEMENT DE L’IM-PRESSION 3D, LA SOCIÉTÉ AMÉRICAINE CARBON3D A DÉVELOPPÉ UNE TECHNOLOGIE RÉVOLUTION-NAIRE CAPABLE D’IMPRIMER DES OBJETS DE 25 À 100 FOIS PLUS RAPIDEMENT QUE N’IMPORTE QUEL PROCÉDÉ ACTUEL.

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6- L’AGGLOMÉRATION PAR COLLAGE : TECHNOLOGIE 3DP (COLORJET PRINTING) CETTE TECHNOLOGIE A ÉTÉ DÉVELOPPÉE INITIALEMENT PAR Z CORPORATION QUI SE FAIT RA-CHETER EN 2012 PAR 3D SYSTEMS. PLUS TARD, 3D SYSTEMS Y INCORPORE DE LA COULEUR ET RENOMME LE PROCÉDÉ COLORJET PRINTING.

7 - PAR SOLIDIFICATION PAR LA LUMIÈRE : TECHNOLOGIE POLYJET SUITE À LA FUSION DE OBJET AVEC STRATASYS EN 2012, CES DERNIERS LANCENT SUR LE MARCHÉ LA GAMME OBJET PUIS OBJET CONNEX QUI PERMET L’IMPRESSION DE PLUSIEURS MATÉRIAUX SIMULTANÉMENT AVEC INCORPORATION DE COULEUR.

CES DEUX DERNIÈRES TECHNOLOGIES INTÈGRENT LES COULEURS. ELLES SERONT DÉTAILLÉES DANS UN SECOND TEMPS.

La technologie Polyjet se rapproche de la stéréolithographie car elle utilise elle aussi du liquide de photopolymères qui durcissent au passage d’un laser ultra-violet.

Les imprimantes Polyjet ont deux têtes d’impression: une qui dépose du liquide de photopolymère et une qui active le laser juste derrière le dépôt de liquide pour le durcir et ainsi réaliser une couche de matière.

Ce procédé est plus simple d’utilisation que la stéréolitographie dans la mesure

où le modèle ne se construit pas dans un bac de liquide, grâce aux deux têtes de l’imprimante 3D. Par conséquent, les imprimantes 3D Polyjet ressemblent beaucoup plus aux imprimantes à jets d’encre que les machines SLA.

Le principal fabricant d’imprimantes utilisant cette technologie est Stratasys. Sa gamme la plus connue utilisant le Polyjet et la couleur est la gamme Objet Connex. Toutefois, Stratasys lance en 2016 une nouvelle imprimante révolutionnaire également capable d’incorporer une multitude de couleur : la Stratasys J750.

Tout commence sur une plate-forme d’impression où de la poudre de plastique est répartie uniformément par l’imprimante 3D. De la même façon que les imprimantes à jet d’encre déposent de l’encre sur du papier, la tête de l’imprimante 3DP va venir déposer un agent liant qui va avoir pour effet de lier les particules de plastiques entre elles et ainsi les solidifier. La tête d’impression respecte le modèle numérique 3D qui lui a été transmis et ne dépose le liant qu’aux endroits nécessaires.

Une fois la couche terminée, la plate-forme

d’impression s’abaisse d’une distance égale à une couche de matière et le processus est répété. La production finale est ensuite chauffée pour finaliser la solidification et la poudre entourant l’objet peut ensuite être enlevée durant le processus de nettoyage de la pièce.

Le principal fabricant d’imprimantes utilisant cette technologie est 3D Systems. La gamme d’imprimante la plus connus utilisant ce procédé est la gamme ProJet X60 de 3D Systems.

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Nom complet

Abréviation Famille Résolutionmaximum

Finition Vitesse Applications

Stéréolytho-graphie

SLA Solidification par la lumière

0,01 mm Lisse Moyenne Prototypage rapide, moules par injection, impression d’objets utilitaires, et autre utilisations spécifiques à l’in-dustrie (test de matériaux...)

Dépot de matière fondue

FDM Dépot de matière

0,10 mm Rugueux Lent Prototypage, Maquettes de présentations, outils...

Frittage sélectif par laser

SLS Solidification par la lumière

0.06 mm Lisse Rapide Prototypes fonctionnels, packaging électronique, composants résistants à la chaleur, charnières...

Fusion sélective par laser

SLM Agglomération par collage

0,15 mm Rugueux Pièces métalliques pleine-ment fonctionnelles pour l’aérospatial, l’aéronautique et l’automobile.

Cintinuous Liquid Interface Production

CLIP Solidification par la lumière

0,01 mm Lisse Rapide l’impression des pièces métalliques en aérospatial, aéronautique et impression de petites séries de pièces en industrie

ColorJet Printing ou 3DP

CJP Agglomération par collage

0.1 mm Rugueux Très Ra-pide

Prototypes colorés, objets de présentation, ma-quettes...

PolyJet PolyJet Solidification par la lumière

0.016 mm Lisse Rapide Les composants électro-niques et les connecteurs, les emballages électroniques, les modèles de présentation, les appareils médicaux, l’outillage, prototypes simulant l’esthétique, la fonction et le toucher de l’objetfinal

CE SONT LES 7 GRANDES FAMILLES DE PROCÉDÉS D’IMPRESSION 3D. D’AUTRES TECHNOLOGIES S’INSPIRENT DE CES PROCÉDÉS D’IMPRESSION ET APPORTENT CHACUNES DE PETITES NUANCES ET MODIFICATIONS.

TOUTEFOIS, DE NOUVEAUX PROCÉDÉS INNOVANTS ET NE FAISANT PARTI D’AUCUNE DE CES 7 FAMILLES VOIENT LE JOUR CHAQUE ANNÉES À TRAVERS LE GLOBE.

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Fig.10 : Schéma comparatif des temps d’impression de 4 des familles de procédés. Résultats découlant des tests coammissionés par 3D

Carbon afin de comparer son procédé CLIP.source : http://www.3dnatives.com/

L’une des contraintes de l’impression 3D, la cantonnant depuis ses débuts au prototypage, est son long temps d’impression. Il faut plusieurs heures à toutes les technologies pour imprimer de grosses pièces. Pour la production de masse, l’usage de l’impresison 3D n’est pas l’idéal actuellement. Toutefois, on peut noter que 3D Carbon a fait de ce problème sa spécialitée.

On observe dans le schéma ci dessous que la technologie CLIP de ces derniers, comble parfaitement ce problème.

On espère voir d’ici quelques années une forte augmentation des vitesses d’impression pour les autres technologies.

Il existe trois grands groupes de technologies qui vont chacun utiliser un type de matériau différent : - Le dépot de matières > Des filaments - Solidification par la lumière > Des résines - L’agglomération par collage > De la poudre et des liants

Au sein de ces trois grands groupes on distingue 7 grandes familles de technologies : - La stéréolythographie (SLA) - Résines - Le dépot de matière fondue (FDM) - Filaments - Le frittage sélectif par laser (SLS) - Poudres - La fusion sélective par laser (SLM) - Poudres - Le Continus Liquid Interface Production (CLIP) - Résines - La technologie 3DP ou ColorJet Printing (CJP) - Poudres - La technologie Polyjet - RésinesCONC

LUSI

ON

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B. MATIÈRES PREMIÈRES

Les filaments, résines, poudres et liants peuvent être déclinés en matériaux divers et variés. Les fabricants de l’imprimante travaillent en général avec les laboratoires afin de développer ces matériaux selon la technologie.

Ces matériaux sont de ce fait généralement adaptés aux machines d’un constructeur en particulier. Les constructeurs sont donc souvent également fournisseur des matières premières à l’exception du dépot de matière fondue (FDM) dont le procédé est moins complexe que les autres grandes familles.

Dans ce cas, il est possible d’utiliser des filaments de n’importe quelle marque sur n’importe quelle imprimante utilisant la technologie FDM.

Toutefois, les filaments proposés par chaque constructeur sont bien souvent mieux adaptés aux imprimantes construites par ces derniers.

Les pages suivantes traiteront des différentes possibilitées de matériaux utilisables par les imprimantes.

Fig.11 : Photo de filaments utilisés en FDM

Fig.12 : Photo de poudre utilisée en CJP

Fig.13 : Photo de poudre métalique utilisée en SLS

Fig.14 : Photo d’une impression sortant de la résine dans laquelle elle a été imprimée

LES FILAMENTS, RÉSINES, POUDRES ET LIANTS PEUVENT ÊTRE DÉCLINÉS EN MATÉRIAUX DIVERS ET VARIÉS. LES FABRICANTS DE L’IMPRIMANTE TRAVAILLENT EN GÉNÉRAL AVEC LES LABORATOIRES AFIN DE DÉVELOPPER CES MATÉRIAUX SELON LA TECHNOLOGIE.

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1 - LES PLASTIQUES

> LES POLYÉTHILÈNES (LDPE et HDPE)[55] Ce sont des matières plastiques à haute résistance mécanique, atoxiques et non-contaminantes. Ce sont les seules matières plastiques plus légères que l’eau et supportent très bien l’exposition à la plupart des substances chimiques. On peut facilement les colorer et les modifier pour la création d’alliages particuliers selon la nécessité du produit. Le polyéthylène (PE) est chimiquement inerte. Le PE à basse densité (LDPE) a une structure qui donne origine à un produit moins compact. Le PE à haute densité (HDPE) a une structure qui rend le produit plus rigide et moins perméable.

> LE POLYPROPYLENE (PP)[55] Le polypropylène (PP) est un produit semblable au PE. C’est un matériau léger, translucide, résistant à la stérilisation en autoclave, résistant aux produits chimiques et aux agents atmosphériques.

> ABS[55] Les polymères ABS sont une famille unique de techno-polymères. Leur nom est représenté par les initiales des trois monomères qui le constituent : l’Acrylonitrile qui apporte la résistance thermique au vieillissement; le Butadiène qui contribue à la conservation despropriétés aux basses températures, à la ténacité et à la résistance aux coups ; le Styrènedonne la luminosité, la rigidité et la facilité au travail. En général, les ABS ne résistent pas aux agents atmosphériques. Si les meubles en ABS sont exposés à l’extérieur, leurcouleur peut varier et s’atténuer.

> ACIDE POLYLACTIQUE (PLA)[55] L’acide polylactique est un produit intermédiaire résultant de la fermentation du sucre ou de l’amidon (par exemple de betterave ou de maïs) : les bactéries de l’acide lactique font fermenter le produit de base. Ensuite, l’acide lactique est polymérisé par un nouveau procédé de fermentation, pour devenir de l’acide polylactique /polylactide (PLA). Ce matériau transparent ressemble aux produits synthétiques thermoplastiques de grande consommation, non seulement par ses propriétés, mais il peut en outre être travaillé sur les installations existantes pour donner des films, des pièces moulées, des gobelets etc. Le PLA est déjà utilisé depuis des années dans le domaine pharmaceutique. Les vis, clous et implants en PLA sont employés pour stabiliser les fractures osseuses.Ce qui plaide en faveur des produits PLA :- Diversité des possibilités d’emploi- Première alternative naturelle au polyéthylène- Hautement transparent, insipide- Résistant à la chaleur jusqu’à 60° environ

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> LE POLYCHLORURE DE VINYLE (PVC)[55] Le polychlorure de vinyle ou chlorure de polyvinyle est un polymère thermoplastique de grande consommation, amorphe ou faiblement cristallin, connu généralement sous le sigle PVC (de l’anglais polyvinyle chloride). Le PVC est le plus souvent mis en forme par des procédés en continu (extrusion, enduction). L’extrusion est utilisée notamment pour la fabrication des profilés des fenêtres et des tubes en PVC. Le PVC est un matériau thermoplastique. Les matériaux thermoplastiques sont de nature à être fondus lors d’un chauffage à une certaine température et qui durcissent ensuite après refroidissement.Il est utilisé pour fabriquer des produits durables, souvent avec une espérance de vie dépassant 60 ans. En plus de sa longévité, le PVC est un matériau parfaitement convenable à être recyclé après son utilisation. Les composés de PVC sont à 100% recyclables physiquement, chimiquement ou énergétiquement. Après une séparation mécanique, broyage, lavage et un traitement pour éliminer les impuretés, il est préparé par divers moyenstechniques (granulé ou en poudre) et réutilisé en production.

Il s’agit d’une liste non exhaustive. Le marché des matières premières de l’impression 3D est en mutation permanente par l’innovation.

2 -LES METAUX

> LES POUDRES METALLIQUES[55] Après les plastiques, les métaux sont les matériaux les plus employés en impression 3D et essentiellement par les industriels. En tête des utilisations on retrouve le titane et l’acier inoxydable (inox), viennent ensuite l’aluminium, le cobalt, le fer et les métaux précieux tels que le bronze, l’argent et l’or. La fabrication additive à cette capacité à pouvoir produire des pièces métalliques aux géométries plus complexes qu’avec les techniques de fabrication soustractives telles que le fraisage ou par moulage.

> L’ACIER INOXYDABLE[55] Ce matériau plus connu sous l’appellation « d’inox » a été le premier métal à être commercialisé pour la fabrication additive. Comme son nom le suggère il possède des propriétés mécaniques de haute résistance à la corrosion. Parmi les plus connus on peut citer le MS1, le PH1 ou le StainlessSteel GP1 du constructeur EOS, une poudre fine d’acier inoxydable réputée pour sa grande résistance à la corrosion et son excellente ductilité (capacité à se déformer sans rompre) sans aucun traitement ultérieur.Le plus souvent les objets en métal sont imprimées à partir de poudres métalliques fusionnées avec un laser (procédé DMLS). Ces pièces ont aussi l’avantage d’être plus légères que des pièces traditionnelles, en étant tout aussi résistantes voir même plus. Des propriétés physiques très intéressantes donc pour les constructeurs aéronautiques ou de l’automobile par exemple, à la recherche de matériaux toujours plus légers et résistants.

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> L’ACIER D’OUTILLAGE MARAGING[55] Il s’agit d’un acier inoxydable martensitique, sous groupe des aciers inoxydables se caractérisant par une grande solidité et dureté, obtenues après un traitement ultérieur thermique. Cet acier se destine avant tout à la fabrication d’outillage rapide (découpage, extrusion…) et de moules dans les domaines de l’aéronautique, l’astronautique et l’automobile.Là encore on peut citer le fabricant EOS et son acier martensitique MS1, capable de produire des pièces d’une résolution supérieure à celui de l’acier d’outillage SLS A6.

> LE TITANE[55] Les pièces imprimées à partir de titane ou de ses alliages sont réputées pour leur légèreté, leur solidité et leur résistance à la corrosion très élevée. Les techniques traditionnelles appliquées à ce matériau ont l’inconvénient d’être coûteuses et moins fiable que la fabrication additive. En effet lorsque l’on soude une pièce en titane par exemple, des impuretés ont tendance à venir s’y déposer, fragilisant ainsi celle-ci. Le titane est par ailleurs un métal qui refroidit très rapidement, il nécessite donc l’utilisation d’outils particulièrement chers.La fabrication additive est donc de plus en plus employé lorsqu’il s’agit de travailler ce matériau, les plus gros utilisateurs étant les secteurs de l’automobile, l’aéronautique et de la médecine. Les alliages de titane tels que le Ti6Al4V sont plus solides que matériau original pur. Cet alliage biocompatible trouve notamment des applications dans la médecine. Il est utilisé par exemple pour fabriquer d’implants en titane sur mesure, sa porosité naturelle permettant aux cellules osseuses de le coloniser efficacement.

> L’ALUMINIUM[55] Dans cette catégorie on retrouve l’AlSi10Mg d’EOS, un alliage qui par de sa composition (magnésium et de silicium) est à la fois très léger et très solide. Il est le plus souvent utilisé pour la fabrication de moules à parois fines et aux géométries complexe. Il existe aussi l’alumide, une poudre à base de polyamide et d’aluminium. Il offre l’avantage de pouvoir réaliser des pièces à la fois très solides et très flexibles avec une importante résistance à la chaleur. D’un aspect proche du métal, son impression se fait par frittage laser avec des particules d’alumine de 60 µm (micromètres). Les objets imprimés avec ce genre de matières nécessitent ensuite divers finitions telles que le polissage ou le meulage.

> LE COBALT CHROME[55] Grâce au procédé EBM (Electron Beam Melting), une technique voisine du SLS consistant à fusionner une poudre avec un faisceau électron, l’alliage Cobalt Chrome peut désormais être imprimé en 3D. Le suédois Arcam propose par exemple l’ASTM F75, un alliage très solide résistant à l’usure et la corrosion pour concevoir de l’outillage ou des moules. Lisse et résistant, le CoCrMo est un autre alliage employé

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pour les prothèses de genou ou de hanche par exemple ou des couronnes dentaires. Toujours dans ce domaine EOS a développé Le Chrome Cobalt EOS SP2 un super-alliage pulvérulent destiné aux restaurations dentaires.

> LES MATERIAUX PRECIEUX[55] Si depuis peu, les matériaux précieux tels que l’or ou l’argent peuvent être directement imprimés en 3D via des poudres frittées par laser, le plus souvent ces métaux sont coulés dans des moules conçus par impression 3D. Ce procédé est surtout utilisé en bijouterie, où l’on pratique une technique de moulage appelée le moulage à la cire perdue. Concrètement on moule l’objet en cire afin de créer un moule en plâtre dans lequel est ensuite coulé le métal fondu.Pour l’impression 3D grand public, il existe également des filaments composites imitant l’apparence des métaux précieux. Un fabricant Hollandais du nom de ColorFabb s’en est d’ailleurs fait une spécialité en développant toute une série de filaments composites métalliques à base de PLA et de certains métaux précieux : BrassFill imitant l’or, CopperFill à base de cuivre ou encore Bronzefill à base de bronze.

3 - CERAMIQUES, SABLES, BETONS

> LA CERAMIQUE[55] La céramique fait appel à trois types de procédés d’impression 3D que sont le FDM (on utilise une buse spécifique), le frittage laser (SLS) et diverses techniques par pulvérisation de liant tels que la Binder Jetting (BJ). Une fois imprimée, l’objet subit un traitement par émaillage séché à plus de 1000°. Ce traitement permet de durcir l’objet et de lui donner un aspect lisse et brillant. La couleur s’obtient durant la phase d’émaillage. En plus d’être alimentaire, la céramique est un matériau étanche et recyclable. Idéal pour la fabrication de tasses, soucoupes, assiettes et même de figurines.

> LE SABLE[55] Le sable est utilisé principalement pour la fabrication des moules de fonderie mais il peut être aussi très utile dans le domaine de l’architecture quand il est combiné avec d’autres matériaux, comme on verra par la suite. Ce matériau a été imprimé la première fois en 1999 par l’entreprise ExOne qui propose aujourd’hui la plus grande imprimante de sable du marché, la S-Max, capable d’imprimer des pièces d’une taille maximum de 1800 x 1000 x 700 mm.Ils associent l’impression 3D avec la fonderie dite classique.Soit des moules et noyaux dans lesquels nous coulons un alliage élaboré.Les atouts du système d’impression sable– La précision dimensionnelle, les bureaux d’étude recherchent de plus en plus souvent à réaliser des gains de poids. L’impression 3D permet d’aller dans ce sens.– Les formes presque sans limites.

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– Le délai qui est réduit d’environ 3 semaines dans le cas de réalisations de prototypes turbos automobiles.– La réalisation de pièces sans réaliser auparavant des outillages (coût et délai).– Les possibilités offertes aux bureaux d’étude de nos clients qui peuvent aujourd’hui dessiner des pièces qui n’étaient pas « fabricable » auparavant.– Nous pouvons presque donner satisfaction à toutes les demandes des bureaux d’étude. Comme inconvénients, nous pouvons citer :– Les cadences d’impression (impression couche par couche de 150 microns).– Le montant de l’investissement.– Le coût des consommables.– Le coût de maintenance.

> LE BETON[55] Le béton est utilisé pour l’impression 3D de batiment. Les fournisseurs de béton sont nombreux similaire aux marchés du BTP.

4 - LES MATERIAUX ORGANIQUES

> LES CIRES[55] L’idée est d’ imprimer en 3D un modèle en cire de l’objet désiré grâce à une imprimante 3D à cire . En ajoutant ensuite un matériau réfractaire autour de ce modèle, on obtient un moule. La fonte de la cire se trouvant à l’intérieur du moule crée alors un espace vide qui est rempli de métal fondu. Il ne reste plus qu’à briser le moule pour obtenir l’objet final. De nombreuses options de finition sont alors disponibles. Les imprimantes 3D sont capables d’imprimer simultanément avec deux types de cire: La principale, qui fond aux alentours de 70°C (en fonction du type de cire employé) et qui en fait va créer l’objet.Et celle qui soutient l’objet durant sa création. Cette dernière possède une température de fusion plus faible. Elle est ensuite retirée à la fin du processus en chauffant l’intégralité de la pièce. Cette cire de support permet la création de presque toutes les formes, mêmes les plus complexes. Ce procédé entier permet d’atteindre une résolution incroyable de 25 μm (0.025mm) entre chaque couche, ce qui permet de créer des pièces avec un niveau de détails virtuellement illimité. La cire utilisée dans le cadre de l’impression 3D est constituée à 100% de cire pure mais peut contenir différentes couleurs et propriétés.L’impression 3D à la cire est principalement utilisée pour créer des moules dentaires et dans la joaillerie. Nous proposons cette dernière application chez Sculpteo avec nos matériaux en laiton et argent massifL’impression 3D à la cire permet de créer des bijoux aux formes les plus complexes.

> LE BOIS[55] Sous la forme de filament, le bois est utilisé dans de nombreuses technologie

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de l’impression 3D. Il ne s’agit pas de bois brut mais de bois composite, matériau composé de fibres de bois et de résine de plastique. Très utilisé pour l’habillage et l’isolation de bâtiment et de mobilier extérieur, ce matériau souple a aussi l’avantage d’être en partie fabriqué en bois recyclé.Le bois composite, ou WPC pour Wood-plastic composite en Anglais, résiste aux intempéries, au soleil et ne pourrit pas avec le temps. De plus, il ne nécessite pas d’entretien particulier comme le demanderait du vrai bois. Ces avantages en font une matière première intéressante pour imprimer des objets à l’aspect du bois mais sans ses inconvénients. La température d’impression, comprise entre 185 et 230°C, permet d’obtenir une couleur claire ou foncée à partir d’un bois standard. On peut donc nuancer et apporter une touche personnelle sans couche additive.

> LE PAPIER[55] Bien que les détails techniques d’un tel engin soient gardés secret jusqu’à sa sortie, la technologie utilisée devrait rester proche du laminage de papier utilisée par Mcor Technologies. Le procédé combine ainsi fabrication additive et soustractive, en superposant différentes couches de papier à l’aide d’un liant puis en les découpant dans la masse à l’aide d’un plotter de découpe afin d’obtenir la pièce souhaitée.Concrètement, un utilisateur charge l’imprimante avec une pile de papier. Chaque page est ensuite découpée à l’aide d’un plotter laser dans une forme spécifique. Les pages découpées forment ensuite une couche de l’objet final à imprimer. À partir du moment où la dernière feuille a été coupée et assemblée, l’objet imprimé peut être alors retirer de la machine.

> LES MATIÈRES CONDUCTRICES[55] Les matières condutrices sont de l’encre conductrice à base d’argent. Selon le fabricant, cette encre aurait une conductivité 5 000 fois plus élevée que les pâtes conductrices et les filaments aujourd’hui utilisés. Lorsqu’il faut ajouter certains éléments à l’objet, l’imprimante 3D stop alors l’impression pour que l’utilisateur puisse y intégrer sa puce, sa DEL ou tout autre composants électroniques. Une fois

l’opération achevée la machine reprend son impression là ou elle l’avait laissée. La Voxel 8 possède un volume d’impression de 10 x15 x 10cm pour une résolution optimale de 200 microns et de 250 microns pour la largeur de l’encre conductrice. Elle imprime sur filament de diamètre 1,75 mm dans un large panel de thermoplastiques.

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Nom complet Abréviation Type de matériaux Matériaux disponibles

Stéréolythographie SLA Résines sensibles aux UV

Résines deplastiques réactifs à la chaleur et aux UV.

Dépot de matière fondue FDM Filaments Plastiques réactifs à la chaleur : l’ABS, le PLA, des Polyamides...

Frittage sélectif par laser SLS Poudres Poudres plastiques réactifs à la chaleur type Alumydes et Polyamydes

Fusion sélective par laser SLM Poudres Poudres métaliques : titane, acier inoxydable, aluminium, cobalt, fer et métaux précieux.

Cintinuous Liquid Inter-face Production

CLIP Résines Résines métaliques

ColorJet Printing ou 3DP CJP Poudres et liants

PolyJet PolyJet Résines et encres

CHAQUES TECHNOLOGIES UTILISE UN TYPE DE MATÉRIAUX PARTICULIER. CES MATÉRIAUX HORMIS LES BOBINES DE FILAMENTS DU PROCÉDÉ FDM SONT UNIQUES À CHAQUE MACHINES ET CHAQUES CONSTRUCTEURS.

ON NE PEUT PAS INTERCHANGER LES POUDRES SURTOUT SI LES PROCÉDÉS DIFFÈRENT. CHAQUE TECHNOLOGIES EST AUSSI PLUS ADÉQUATE POUR TEL OU TEL DOMAINE.

LES RÉSINES ET ENCRES DES PROCÉDÉS POLYJET ET COLORJET PRINTING ÉTANT SPÉCIALES, ELLES SERONT DÉTAILLÉES DANS LA PARTIE SUR CES DEUX PROCÉDÉS DANS LES PAGES SUIVANTES.

l’opération achevée la machine reprend son impression là ou elle l’avait laissée. La Voxel 8 possède un volume d’impression de 10 x15 x 10cm pour une résolution optimale de 200 microns et de 250 microns pour la largeur de l’encre conductrice. Elle imprime sur filament de diamètre 1,75 mm dans un large panel de thermoplastiques.

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1 - HISTORIQUE - L’IMPRESSION 3D AU FIL DES ANNÉES

L’IMPRESSION 3D OU FABRICATION ADDITIVE A FÊTÉ EN 2014 SES 30 ANS. LES SPÉCIALISTES DANS CE DOMAINE ACCORDENT LA PATERNITÉ DE CE PROCÉDÉ À CHUCK HULL QUI A DÉPOSÉ LES BREVETS DE LA STÉRÉOLITHOGRAPHIE, ANCÈTRE, DE CETTE RÉVOLUTION RÉVOLUTION TECHNOLOGIQUE.

Toutefois, les tout premiers brevets sont en réalité déposés quelques semaines plus tot par trois chercheurs français mais le brevet ne rencontre pas le même l’engouement espéré et n’est pas renouvelé.

Mais l’idée de pouvoir créer des objets en trois dimensions couche par couche à été soulevé il y a plus de 50 ans déjà. Plusieurs grands acteurs ont depuis développé ce procédé et étendu les possibilités.

VOICI LES GRANDES DATES CLÉS :> 1982 : Chuck Hull mène des recherches sur la stéréolithographie.

> 1984 : Le 1er brevet sur l’impression 3D (dite « fabrication additive ») est déposé. Les dépositaires sont français : Jean-claude André, Olivier de Witte, et Alain le Méhauté pour le compte de l’entreprise CILAS ALCATEL.

> 1984 : Chuck Hull dépose le brevet 4575330 d’utilisation de la stéréolithographie.

> 1986 : Création de 3D Systems. D’autres acteurs entrent en jeu.

> 1987, le procédé de frittage laser sélectif (ou SLS pour Sintering Laser System) est inventé par l’entreprise DTM corp.

> 1988 : Lancement par 3D Systems de la toute première imprimante 3D, la SLA- 250

> 1989 : Création de Stratasys et des premières imprimantes FDM par ces derniers.

> 1993 : Création du procédé 3DP (Three

Dimensional Printing), mis au point au MIT (Massachussets Institute of Technology)

> 1995 : Z Corporation lance les premières imprimantes 3DP et la technologie d’impression 3D métallique ou DMLS (Direct Metal Laser Sintering) fait son apparition.

> 1996 : Premières mentions des machines industrielles comme « imprimantes 3D ».

> 1998 : Des entrepreneurs du secteur jet d’encre découvrent l’Objet Geometries

> 2000 : La fabrication additive est utilisée pour des pièces de production.

> 2005 la société ZCorporation lance la première imprimante couleur, fonctionnant sur le même principe de quadrichromie que les imprimantes 2D couleurs que nous connaissons.

> 2009 : Création de MakerBot Industries et lancement de la MakerBot Cupcake CNC. Lancement de Sculpteo en France.Expiration du brevet sur le FDM détenu

par Stratasys.

> 2012 : Rachat de Zcorp par 3D Systems qui renomme la gamme d’impression couleur «Colorjet» et rachat de la société OBJET par Stratasys qui renomme la gamme couleur en «Polyjet»

> 2012 : Rachat de Makerbot et de sa gamme Open source par Stratasys.

> 2014 : La technologie SLS tombe dans le domaine du public.

> 2014 : Stratasys lance la première imprimante multimatériaux et multicolore au monde avec l’imprimante Objet 500 Connex 3 et sa gamme de 46 couleurs.

> 2015 : la société Carbon3D annonce une nouvelle technologie révolutionnaire permettant de multiplier par 7 la rapidité en impression 3D. Baptisée CLIP

> 2016 : Stratasys lance la J750, première imprimante 3D multi matériaux totalement en couleur, à sa gamme Polyjet avec 360 000 couleurs possibles.

« Nous retrouvons dans cet historique les dates d’élaboration des 5 procédés d’impression principales décrites les pages précédentes. L’intégration de la couleur pendant l’impression trois dimensions est développée très tardivement (2005) par Z corp qui reprend le système d’impression 3DP qu’ils avaient commercialisés 10 ans avant. L’impression couleur est de ce fait encore peu connue.De grands acteurs de l’impression 3D tels que Stratasys proposent de nouvelles solutions dans ce domaine et lancent tout dernièrement, une nouvelle imprimante totalement en couleur très proche du procédé jet d’encre déjà connu des industries graphiques.»

C. LA COULEUR DANS L’IMPRESSION 3D

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2 - DÉTAILS DES PROCÉDÉS COULEURS

NOUS APPELONS IMPRIMANTE 3D COULEUR OU MULTICOLORE UNE IMPRIMANTE CAPABLE DE PRODUIRE EN UNE SEULE IMPRESSION 3D UN OBJET COLORÉ AVEC UNE PALETTE RICHE DE COULEURS.

Cette distinction est importante car certaines imprimantes 3D, notament en FDM, sont parfois qualifiées d’imprimantes 3D multi-couleurs car elles sont composés de deux têtes d’impression et donc de deux filaments colorés différents. Cette capacité à extruder deux filaments de couleurs différentes et obtenir ainsi des objets bicolores n’est pas pour nous suffisante, ce type de modèle ne sera donc pas listé ici (FDM). Serons donc présentés dans cette partie, uniquement les procédés incorporant la couleur sans changement de matière première.

Des matériaux innovants, résistants à la chaleur, solubles, flexibles, conductibles sont disponibles. Elle combine la technologie jet d’encre et l’utilisation de matériaux qui durcissent au contact de la lumière ultraviolette.»

Le principe de l’impression 3D PolyJet est similaire à l’impression jet d’encre, mais au lieu de projetter des gouttes d’encre sur du papier, les imprimantes PolyJet 3D projetent des couches de liquide photopolymère durcissable sur un plateau de fabrication.»

Les têtes d’impression (au nombre de 8 sur le schéma ci-contre) possèdent chacune plusieurs dizaines d’embouts qui projettent des micro-gouttelettes de matière sur une plateforme. A chaque projection, une lumière ultraviolette est alors émise et vient durcir la matière. Ces étapes sont répétées, couche par couche, jusqu’à obtention de la pièce, laquelle ne nécessite aucune étape de finition (cuisson, lissage, ou bien polissage…). Pour des géométries complexes, un matériau de support (un gel facile à enlever à la main ou à l’eau) est ajouté par une des têtes d’impression.

POINTS POSITIFS - Excellent pour les matériaux souples - Ne nécessite pas de durcissement

supplémentaire en four à UV ni de post-traitements

- Excellent pour les applications haute résolution avec des géométries complexes

- Surface lisse avec une bonne résistance au choc

- Seule technologie à pouvoir imprimer plusieurs matériaux en même temps

POINTS NÉGATIFS - Technologie récente et peu connue - Prix des machines élevés - Prix des élevés des résines

A - POLYJET - L’IMPRESSION 3D PAR JET DE MATIÈRELA TECHNOLOGIE DE JET DE MATIÈRE, OU POLYJET CHEZ STRATASYS, EST UN PROCÉDÉ BREVETÉ PAR LA SOCIÉTÉ OBJET LTD. EN 1999, QUI DEPUIS A FUSIONNÉ AVEC LE GÉANT STRATASYS. CETTE TECHNOLOGIE PERMET L’IMPRESSION 3D EN COULEUR. CETTE TECHNIQUE EST CELLE QUI RESSEMBLE PEUT-ÊTRE LE PLUS À VOTRE IMPRIMANTE À JET D’ENCRE.

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LA GAMME OBJET 260/350/500 CONNEX3 DE STRATASYS BASÉE SUR LA TECHNOLOGIE POLYJET, LA GAMME CONNEX3 DE STRATASYS OFFRE DES SURFACES INCROYABLEMENT LISSES, DES DÉTAILS ULTRA-FINS ET UNE LARGE GAMME DE PROPRIÉTÉS DE MATÉRIAUX.

Elle est capable d’imprimer jusqu’à 3 types de matériaux différents en même temps afin de fabriquer des pièces qui doivent être dotées de différentes propriétés mécaniques, optiques ou thermiques (comme les poignées antidérapantes, les fenêtres transparentes, les charnières flexibles ou les surfaces résistantes à la chaleur). Son grand plateau de fabrication et sa capacité à changer totalement de matériaux au cours d’une même tâche d’impression fait gagner beaucoup de temps et élargie les possibilitées. Il est possible d’obtenir des dégradés harmonieux à trois couleurs et des couleurs éclatantes.

Des choix de couleurs possibles parmi 10 palettes de couleur, de 45 couleurs chacune soit 450 au total, opaques ou translucides.

Fig.15 : Nuanciers imprimés par une ObJet 500 de StratasysSource : http://www.thestar.com.my/

Fig.17 : Exemples d’impression

multicolores imprimés par une ObJet 500 de

StratasysSource : http://www.

thestar.com.my/

Fig.16 : Une imprimante ObJet500

de Stratasys

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Fig.19 : Zoom d’une tête d’impression d’une

imprimante ObJet de chez Stratasys

Copyright Javel-Tech

Fig.18 : Schéma d’une pièce en impression avec détails des axes mobiles de la tête d’impression d’une ObJet 500 de StratasysSource : 3DSystems

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LA J750 DE STRATASYS LA STRATASYS J750 EST LA NOUVELLE IMPRIMANTE SORTIE CHEZ CE CONSTRUCTEUR UTILISANT LA TECHNOLOGIE D’IMPRESSION 3D POLYJET. ELLE IMPRIME DES TONS NEUTRES ET BRILLANTS, DES TEXTURES ET DES DÉGRADÉS D’UNE QUALITÉE EXCEPTIONELLE. CETTE MACHINE HAUTE DÉFINITION EST CAPABLE DE PRODUIRE EN UNE SEULE FOIS ET SANS POST TRAITEMENT, DES OBJETS MULTICOLORES ET MULTIMATÉRIAUX TRÈS RÉALISTES.

Fig.20 : Imprimante Stratasys J750

Fig.22 : Impression en cours sur une

Stratasys J750 par l’entreprise Otterbox

Source : http://www.3ders.org/

La Stratasys J750 est capable d’imprimer en 3D à partir de 6 matériaux différents simultanément, et peut donc imprimer des objets multicolores (360 000 couleurs sont disponibles). L’utilissateur peut choisir de combiner des matériaux rigides, souples, transparents ou opaques et leurs composites sur un même modèle ou sur différentes pièces produites simultanément sur un même

plateau.

Grâce à son excellente finition pouvant atteindre les 0,014 mm d’épaisseur de couche, la J750 permet d’imprimer des surfaces très lisses avec une grande qualité de détail. Comme le suggère ses capacités, cette machine se destine à la fabrication de prototypes, de modèles, d’outillages ou encore de moules.

Fig.21 : Tests et échantillons imprimés sur une Stratasys J750 par l’entreprise OtterboxSource : http://www.3ders.org/

Elle est vendue avec le logiciel PolyJet Studio de Stratasys, spécifiquement mis à jour pour ses capacités uniques.

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B - IMPRESSION 3DP OU COLORJET PRINTING (CJP) L’IMPRESSION 3D COULEUR PAR LIAGE DE POUDRE

« LA TECHNOLOGIE D’IMPRESSION PAR LIAGE DE POUDRE A ÉTÉ DÉVELOPPÉE EN 1993 AU MIT. D’ABORD COMMERCIALISÉE PAR LA MARQUE ZCORP, ELLE A ENSUITE ÉTÉ REBAPTISÉE COLOR JET PRINTING APRÈS LE RACHAT DE CETTE DERNIÈRE PAR 3DSYSTEMS.

Fig.23 : Shéma du ColorJet Printingsource : http://http://www.additive-3d.fr/

Les imprimantes 3D par liage de poudre disposent de deux réservoirs, l’un vide et l’autre rempli d’un matériau à base de gypse (matériau minéral proche du plâtre).

Après avoir repandu une première couche de poudre sur le plateau, un liant est déposé de manière sélective afin de solidifier la couche qui est dans le même temps colorée à l’aide d’une encre. Puis une deuxième couche de poudre est répendue et la même étape est répétée jusqu’à l’obtention de l’objet final.

Parmi les avantages de cette technologie, on note la possibilité de recourir à des milliers de coloris (CMYK), l’absence de supports pour la création de formes complexes (la poudre sert de support) mais aussi la possibilité de récupérer une partie de la poudre non-utilisée. Le liage de poudre présente néanmoins quelques inconvénients, une étape de post-traitement est nécessaire pour enlever la poudre non-collée alors qu’un liant doit être utilisé pour finir la solidification de l’objet et améliorer le contraste des couleurs.

Cette technologie limite également les objets imprimés à des modèles visuels comme des maquettes d’architecture, des figurines ou des prototypes de packagings.» 3DNatives

POINTS POSITIFS : - Prototypes réellement multi-

couleurs - Excellent pour des modèles

de démonstration - Obtention d’un prototype en

heures, et non plus en jours - Matériau recyclable, poudre

réutilisable - Matériau « vert », avec peu

de contraintes environnemen-tales, facile à entreposer

- Pas de supports de structure requis

- Nombreux post-traitements possibles (usinage, ponçage, forage, …)

- Utilisable dans une grande variété d’applications : moules, moules pour thermo-formage, modèles d’assem-blage, modèles numériques de terrain (MNT), et bien plus

POINTS NÉGATIFS - Prix des imprimantes élevé - Utilisation de plusieurs

matières premières (poudre, liant et colorants) donc coût de

production plus élevé - Prix des matières premières

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LA SÉRIE PROJET X60 DE 3DSYSTEMLA SÉRIE DES X60 EST COMPOSÉE DE SIX MODÈLES À LA FINESSE D’IMPRESSION DE PLUS EN PLUS ÉLEVÉE. LES PREMIÈRES IMPRIMANTES DE LA GAMME, LES PROJET 160 ET 260C, PERMETTENT DÉJÀ D’OBTENIR DE BONS RÉSULTATS, AVEC UNE ÉPAISSEUR DE COUCHE DE 0,1 MM ET UNE RÉSOLUTION DE 300 × 450 DPI.

Fig.24 : Les 6 imprimantes de la gamme X60 CJP de 3DSystemssource : http://http://www.additive-3d.fr/

Fig.25 : Exemples d’impressions réalisées avec une imprimante ProJet 660 Pro de 3DSystemssource : http://www.3dprinterworld.com/

Le modèle le plus récent de la série, la ProJet 860Pro, offre quant à lui jusqu’à 0,1 mm de détail pour une résolution de 600 × 540 dpi. Il est possible d’imprimer sur ces dernières plus de 6 millions de couleurs.

Les X60, qui font appel au procédé d’impression 3DP, constituent la référence mondiale pour l’impression 3D en couleurs. Plus de 390 000 couleurs sont disponibles pour les modèles haut de gamme, à savoir les ProJet 460Plus, 660Pro et 860Pro.

La technologie 3DP, qui est la seule à utiliser des glues précolorées, permet des impressions couleur directement dans la matière, ce

qui réduit l’affadissement des teintes et le posttraitement.

Les poudres pour l’impression 3D sur les ProJet X60 sont des matériaux haute performance pour réaliser des pièces très solides, en haute définition. Les poudres utilisés sont le zp151 Eco-Drum, VisiJet PXL et zp151.

Les liants sont utilisés par les imprimantes ProJet X60 (ProJet 360, ProJet 460, ProJet 660 et ProJet 860). Ils lient les particules de poudre pour réaliser des impressions 3D en couleurs. Ils viennent en cartouches faciles à utiliser et non-salissantes. La poudre non utilisée après impression peut être réutilisée.

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LA PROJET 4500 DE 3DSYSTEML’IMPRIMANTE PROJET 4500 PERMET DE RÉALISER DES PIÈCES PRÊTES À L’EMPLOI, FLEXIBLES, ROBUSTES, COLORÉES PIXEL PAR PIXEL, AVEC UN ÉTAT DE SURFACE DE QUALITÉ. CETTE IMPRIMANTE 3D EST RAPIDE ET EFFICACE, DOTÉE DE COMMANDES INTUITIVES, POUR UNE PRODUCTIVITÉ ÉLEVÉE ET DES COÛTS D’EXPLOITATION RÉDUITS.

Fig.27 : Exemples d’impressions réalisées avec une imprimante ProJet 4500 de 3DSystemssource : http://www.digicad.fr/

Fig.26 : Une imprimante ProJet 4500 de 3DSystems

source : http://www.digicad.fr/

La ProJet 4500 est la première imprimante 3D à combiner impression couleur et matière plastique. Elle vient complémenter la gamme Projet X60 également de 3D Systems.

Cette dernière à comme particularitée comparée à la gamme X60 de pouvoir utiliser le VisiJet C4 Spectrum, un plastique flexible, résistant et recyclable.

Elle génère très peu de déchets, ne nécessite aucun support et délivre des pièces et des assemblages fonctionnels colorés et prêts à l’emploi sans post-traitement ni peinture. Comme ses homologues de la gamme ProJet X60, elle utilise le procédé ColorJet Printing

et utilise donc une base de poudre minérale. Le surplus de poudres non utilisées par cette dernière peut également être réutilisé.

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> LA 3DPANDORAS DE GLOBAL TREND TECHNOLOGY CO

Après avoir lancé leur projet en septembre 2014, l’entreprise Global Trend Technology Co lance une campagne KIKCTARSTER afin de réunir les fonds nécessaires à leur projet. Cette campagne a été un franc succès et leur a permi de récolter 156 885$ et de mettre au point leur imprimante et de la commercialiser en 2016.

Cette dernière utilise les mêmes procédés que les imprimantes précédentes : Une base de résine minérale (de gypse) des agents durcissants et des liants qui seront colorés.

L’objectif de l’équipe derrière le projet de cette imprimante était de créer une machine beaucoup moins chère que d’autres technologies très onéreuses comme la stéréolythographie ainsi que ses autres conccurents utilisant le même procédé couleur.

Fig.29 : Exemples d’objets imprimés avec une imprimante 3DPandorassource : https://3dprint.com/

Fig.28 : Une imprimante 3DPandorassource : https://3dprint.com/

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L’IMPRIMANTE X1 DE ADDWII

Percevant également le potentiel de l’impression couleur pour les particuliers, l’entreprise Addwii a également misé sur ce marché et a lancé sa première imprimante couleur compacte à bas prix.

À la différence de 3D Systems qui s’est lancé dans la production d’imprimantes professionnelles en couleur, grand format, Addwii prend un autre courant et envahis le marché du particulier avec des machines compactes et offrant tout de même une qualité de 1200Dpi et une résolution (épaisseur des couches) pouvant aller jusqu’à 0,08mm.

Fig.30 : Une imprimante X1 de Addwiisource : http://3dprintingdatabase.org

Fig.31 : Une sculpture imprimée avec une imprimante X1 de Addwii.source : http://3dprintingdatabase.org

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Fabriquées par Mcor Technologies, ces imprimantes peuvent créer des objets 3D à partir de simple feuilles de papier A4, ce procédé est plus économique et écologique que les autres techniques d’impression traditionnelles imprimant à partir de plastique.

Fonctionnement : L’imprimante est tout d’abord chargée avec un bac de feuilles A4. Feuille après feuille, une encre de couleur est pulvérisée afin de colorer et obtenir le contour de l’objet souhaité. Un liant est également ajouté afin de coller les feuilles entre elles.

À l’aide d’un plotter de découpe, les contours de l’objet sont découpés feuille par feuille. Enfin, l’objet est sorti de l’imprimante et le surplus de papier non-utilisé et découpé peut être retiré pour obtenir l’objet final. Un vernis est finalement appliqué pour finaliser la solidification de l’objet.

En plus d’offrir des pièces polychromes, la technologie de Mcor présente 2 principaux avantages : L’utilisation d’encre et de papier comme matériau d’impression réduit le coût global des pièces mais aussi l’empreinte écologique de l’impression. Même si le papier offre une solidité étonnement bonne, la technique reste limitée à des pièces non-fonctionnelles dans un seul et unique matériau.»

C- SELECTIVE DEPOSITION LAMINATION (SDL) - LAMINAGE PAR DÉPÔT SÉLECTIF

LE SDL; SELECTIVE DEPOSITION LAMINATION (OU AUSSI LAMINATED OBJECT MANUFACTURING), QUE L’ON POURRAIT TRADUIRE EN FRANÇAIS PAR LAMINAGE PAR DÉPÔT SÉLECTIF EST LE SEUL PROCÉDÉ D’IMPRESSION 3D À PERMETTRE DE FABRIQUER DES OBJETS À BASE DE PAPIER.

POINTS POSITIFS - Le plus faible TCO (coût total

de possession) du marché de l’impression 3D

- La matière première des im-primantes 3D MCOR étant le papier, une matière première abordable et écologique

- Impression totalement colo-rés (première à proposer plu-sieurs millions de couleurs)

- Surplus reçyclabe - Prix des machines abor-

dables

POINTS NÉGATIFS - Pas de propriétés méca-

niques (objets décoratifs uniquement)

- Pas de choix de matière - Post traitement (nettoyage

du surplus de papier) pou-vant être long

- Surplus non imprimé non réutilisable

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MCOR IRIS HD

Mcor Technologies Ltd est un fabricant innovant des imprimantes 3D les plus abordables, polychromes et écologiques au monde. Ce sont les seules imprimantes 3D à utiliser du papier à lettres de bureau ordinaire comme support de fabrication, un choix qui rend les modèles durables, stables et agréables au toucher.

Une longue phase de post-traitement afin d’enlever le surplus de papier est hélas nécessaire. De plus, cette tâche est a effectuer manuellement et avec la plus grande délicatesse afin de ne pas endommager la pièce.

Fig.32 : Une imprimante Mcor iris de la société Mcor technologiessource : http://www.3dnatives.com/

Fig.33 : Pièces imprimées par une Mcor irissource : http://www.3ders.org/

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MCOR ARKE

Première imprimante de bureau utilisant la technologie SDL au monde, ces imprimantes au coûts réduits ont l’apparence et la taille des imprimantes de bureau classiques.

Fig.34 : Des imprimantes Mcor ARKe déclinées en plusieurs colorissource : http://www.3ders.org/

Fig.35 : Une imprimante Mcor ARKe avec les capots ouverts

source : http://www.3ders.org/

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L’impression 3D couleur est très récente et il n’éxiste qu’un petit nombre de technologie proposant cet atout. Les deux plus grands acteurs de l’impression 3D que sont Stratasys et 3DSystems se sont lancés sur ce marché en rachetant de plus petites entreprises.

Il existe tout de même d’autres petits constructeurs qui proposent des alternatives, avec un procédé totalement différent comme le SDL ou bien des imprimantes plus abordables basée sur l’impression 3DP.

Si vous cherchez à produire des pièces colorées, personnalisables et fonctionnelles destinées à une utilisation directe (un outil par exemple), les technologies CJP et Polyjet) feront votre bonheur.

Pour des prototypes amovibles ou des maquettes en un seul matériau, vous pouvez vous diriger vers du CJP.

Mais si vous avez besoin de plusieurs matériaux différents sur une même pièce, des matériaux transparents, différents degrés de souplesse sur une même pièce (comme un peigne dont le manche est solide et les dents souples), il faudra se tourner vers du Polyjet.

En revanche si vous désirez simplement des impressions multicolores décoratives ou des maquettes statiques, et que votre budget n’est pas très élevé, il vaudrait mieux s’orienter vers du SDL.

Pour choisir la technologie couleur à adopter, il faut prêter attention à X facteurs :- Le ou les matériaux que vous voulez imprimer- Ce que vous voulez imprimer (taille, multi-matériaux...)- La qualité d’impression- Le budget investi- Le prix des matériaux nécessaires pour l’impression- Le temps d’impression- Le post-traitement (temps, coûts...)

BILAN

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LORS DE LA CRÉATION D’UNE PIÈCE DESTINÉE À ÊTRE IMPRIMÉ EN FABRICATION ADDITIVE, IL EST ESSENTIEL DE PASSER PAR DIVERS LOGICIELS QUI PERMETTRONT DE MENER VOTRE PROJET D’IMPRESSION 3D COULEURS.

Vous trouverez sur la droite un schéma du processus de fabrication, il représente la partie en amont de la conception d’une pièce 3D. Pour la création d’une pièce, différents choix s’offrent : soit avec le scan d’une pièce existante, soit en modélisant une nouvelle pièce. Dans cette partie nous aborderons donc les logiciels de découpe slicers, les formats d’exportations en .STL ou .OBJ, les logiciels de modélisation CAO et nous terminerons sur les scanners.

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SYNTHÈSE DE LA MISE EN ŒUVRE DE LA FABRICATION ADDITIVE

Source : association française du prototypage rapide

Fabriquer ne consiste donc plus à soustraire de la matière, comme le font les techniques traditionnelles avec le laminage ou l’usinage mais au contraire en ajouter couche par couche afin d’obtenir l’objet final imaginé par les designers.

MÉTHODOLOGIE C.

Une fois actée la coopération entre le Conseil général de l’armement et la Chambre de commerce et d’industrie Paris Ile-de-France, a été mis en place un comité de pilotage que nous avons animé. Un groupe de travail a également été constitué, présidé par Philippe Bouquet, président d’Atos. Ce groupe a procédé à des auditions auxquelles se sont ajoutés de nombreux entretiens avec 130 dirigeants et experts du sujet. Un second groupe de travail a été institué pour traiter de la propriété intellectuelle. Ce « rapport dans le rapport » figure en annexe 3, une partie plus concise étant directement incorporée dans le corps du texte.

Cette étude comprend quatre parties. La première porte sur la technologie et les procédés, qui sont à la source directe ou indirecte de cette profonde mutation. La seconde traite des marchés et des stratégies, tant au niveau des entreprises qu’à celui des Etats. La troisième partie s’intéresse aux modèles économiques et à tous les enjeux qui conditionnent le déploiement de la fabrication additive, tels que la sécurité ou la propriété intellectuelle. Enfin sont examinées dans une quatrième partie les applications sectorielles, pour lesquelles il n’est pas possible d’être exhaustif mais où sont néanmoins couverts des champs très variés tels que l’aéronautique, la santé, l’architecture, le luxe. Enfin, la cinquième partie est consacrée aux recommandations destinées aux acteurs privés et publics.

Nuages de points

Modèle référence

CAO

Stratégie de scanning

Modélisation CAO

Fichier STL

Pièce fabriquée

par couches

Interface

Fabrication par couches

Outillage fabriqué

par couches

Outillage

Pièce finale

Contrôle et comparison

Sculpture numérique

Parachèvement

.OBJ/ .

SLICER

A. LOGICIELS SLICER :

II- LES OUTILS À LA CRÉATION DE PIÈCE 3D

IL S’AGIT D’UN LOGICIEL QUI TRANCHE L’OBJET PERMETTANT L’IMPRESSION 3D. LE FICHIER EST GÉNÉRÉ EN GCODE. (LE GCODE EST DÉDIÉ À L’IMPRESSION 3D, IL GÉNÈRE DES CODES POUR LES MOUVEMENTS DE LA TÊTE D’IMPRESSION 3D, OU LA BUSE.) LE LOGICIEL ET LES PARAMÈTRES UTILISÉS DÉPENDENT DE L’IMPRIMANTE 3D UTILISÉS.

1

2

3

4

Technique : La pièce est tranchée en plusieurs couches pour ensuite être imprimée. La pièce est définie par un ensemble de données telles que l’épaisseur des couches, la quantité de matières, la vitesse d’impression. Grâce au logiciel, il est possible de régler la résolution, donc l’épaisseur de chaque couche définit en mm. Plus elle est fine, plus il y aura de tranches à calculer, donc plus l’impression sera précise, mais aussi plus lente. La résolution dépend de chaque imprimante 3D utilisée. La densité se traduit par la quantité de matière à l’intérieur de l’objet. Elle sera déterminée en fonction de la forme de la pièce et de son usage final.

Par exemple pour un objet décoratif, soumis à aucune contrainte, on pourra appliquer une faible densité, l’objet sera quasiment creux, à l’inverse une pièce mécanique nécessitera un remplissage partiel ou total. Lors du paramétrage de la densité on déterminera également l’épaisseur de la surface extérieure de la pièce. Par exemple une pièce mécanique nécessitera une enveloppe plus épaisse qu’une pièce purement orientée design. Les logiciels de tranchage permettent également de vérifier, d’optimiser et d’automatiser des fichiers 3D.

Fig.34 : Comment marche l’impression 3D ? - source : http://www.ludeek.net/limprimante-3d-en-entreprise/

Fig.34 : Processus impression 3D - source : http://www.cci-paris-idf.fr/sites/default/files/etudes/

pdf/documents/impression-3d-etude-1509.pdf

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SYNTHÈSE DE LA MISE EN ŒUVRE DE LA FABRICATION ADDITIVE

Source : association française du prototypage rapide

Fabriquer ne consiste donc plus à soustraire de la matière, comme le font les techniques traditionnelles avec le laminage ou l’usinage mais au contraire en ajouter couche par couche afin d’obtenir l’objet final imaginé par les designers.

MÉTHODOLOGIE C.

Une fois actée la coopération entre le Conseil général de l’armement et la Chambre de commerce et d’industrie Paris Ile-de-France, a été mis en place un comité de pilotage que nous avons animé. Un groupe de travail a également été constitué, présidé par Philippe Bouquet, président d’Atos. Ce groupe a procédé à des auditions auxquelles se sont ajoutés de nombreux entretiens avec 130 dirigeants et experts du sujet. Un second groupe de travail a été institué pour traiter de la propriété intellectuelle. Ce « rapport dans le rapport » figure en annexe 3, une partie plus concise étant directement incorporée dans le corps du texte.

Cette étude comprend quatre parties. La première porte sur la technologie et les procédés, qui sont à la source directe ou indirecte de cette profonde mutation. La seconde traite des marchés et des stratégies, tant au niveau des entreprises qu’à celui des Etats. La troisième partie s’intéresse aux modèles économiques et à tous les enjeux qui conditionnent le déploiement de la fabrication additive, tels que la sécurité ou la propriété intellectuelle. Enfin sont examinées dans une quatrième partie les applications sectorielles, pour lesquelles il n’est pas possible d’être exhaustif mais où sont néanmoins couverts des champs très variés tels que l’aéronautique, la santé, l’architecture, le luxe. Enfin, la cinquième partie est consacrée aux recommandations destinées aux acteurs privés et publics.

Nuages de points

Modèle référence

CAO

Stratégie de scanning

Modélisation CAO

Fichier STL

Pièce fabriquée

par couches

Interface

Fabrication par couches

Outillage fabriqué

par couches

Outillage

Pièce finale

Contrôle et comparison

Sculpture numérique

Parachèvement

Conclusion : Pour comparer la fabrication additive à l’impression traditionnelle, on peut dire que le Slicer correspond au RIP de l’impression traditionnelle. Il est relié à une imprimante 3D par un flux et créait des couches au lieu de créer des points de trames. VIDÉO : https://www.youtube.com/watch?v=USA29CuYOvk

ON NOTERA QUE LE SLICER PERMET DE DÉFINIR LA COULEUR DE L’OBJET EN FONCTION DES IMPRIMANTES 3D UTILISÉ. ON CHANGERA LES COULEURS UTILISÉES DANS LE LOGICIEL.

Fig.34 : Tableau comparatif des principaux logiciels d’impression 3D source : L’impression 3D de Mathilde Berchon

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B. LES FORMATS DE FICHIERS UTILISÉS POUR L’EXPORTATION SUR UN SLICERL’IMPRESSION 3D COMPREND PLUSIEURS FORMATS DE FICHIER COURAMENT UTILISÉ. NOUS ABORDERONS LE STL, L’OBJ ET LE MLT AINSI QUE LE VRML.

1- .STL

CE FORMAT QUI EST AUJOURD’HUI LE FORMAT DE FICHIER STANDARD DE LA CAO (CONCEPTION ASSISTÉE PAR ORDINATEUR) A ÉTÉ CRÉE PAR ALBERT CONSULTING GROUP POUR 3D SYSTEMS EN 1987 POUR LA STÉRÉOLYTHOGRAPHIE DE 3D SYSTEMS QUI EST LE PREMIER MODÈLE D’IMPRESSION 3D COMMERCIALISÉ.

Exemple de programmation .STL en ASCII

TECHNOLOGIE : Un fichier STL décrit les surfaces de mailles telles des caractéristiques géométriques . Un solide est composé de faces triangulaires, qui sont elles-mêmes composées d’une normale et de 3 sommets décrits par leurs coordonnées.

La normale est optionnelle et peut être utilisée pour déterminer l’ intérieur de la maille. Dans le cas où les normales ne sont pas correctement configurées,

elles peuvent être calculées en utilisant les sommets de face. S’il est impossible de déterminer l’intérieur d’une maille, la normale doit être réparée. Les informations peuvent être stockées sous texte ou forme binaire, cette dernière est plus souvent utilisée car elle constitue une option de stockage plus efficace.

Les positions Vertex sont sauvegardées sans aucune unité.

Il existe sous Windows un plugin MLT qui permette d’écrire un fichier en HTML (HyperText Markup Language, ce qui signifie en français «langage de balisage d’hypertexte», ce langage permet de réaliser de l’hypertexte à base d’une structure de balisage ou en Qt Meta Language pour ensuite le traduire en STL.

Avantages : - Format de fichier Compact et simple. Le format de fichier ne comporte que le minimum nécessaire à la description du modèle 3D, ce qui le rend très simple d’utilisation. Tout comme d’autres formats (obj, wrl, ply, ...) il n’est pas nécessaire de passer par une phase de tessellation (La tessellation constitue la phase utilisée, dans laquelle la géométrie est transformée en triangles afin de pouvoir être sauvegardée) qui pourrait altérer le maillage originel afin d’obtenir un fiche imprimable. Compatible avec de nombreux logiciels de modelage 3D et imprimantes 3D.

Inconvénients : - Supprime les informations de connectivité, mais la plupart des logiciels 3D peuvent désormais les intégrer, les outils Sculpteo notamment, les recalculeront lors du téléchargement du modèle. Le support de couleur n’est pas possible.

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Exemple de programmation .OBJ

2 - .OBJ

UN FICHIER .OBJ EST UN TYPE DE FICHIER 3D TRÈS COMMUN. IL EST SOUVENT UTILISÉ COMME TYPE DE FORMAT D’ÉCHANGES PAR DE NOMBREUX LOGICIELS, COMME ALTERNATIVE AUX FICHIERS .STL.

Exemple de programmation .MLT

Le format de fichier .OBJ est basé sur un format ascii (texte brut) avec une syntaxe simple. Les principales sections des fichiers OBJ contiennent des lignes de type vertex (type v), coordonnées de textures (type vp), coordonnées de normales (type vn) et faces (type f).

Le format de fichier OBJ a été développé par Wavefront Technologies (les concepteurs du logiciel de modélisation 3D Maya). Depuis, il est utilisé très fréquemment et s’est imposé comme l’un des formats de fichier d’échange entre différents logiciels de CAO.

Pour colorer votre modèle, il faut qu’il possède un matériau et une texture diffuse mappée selon des coordonnées UV. Souvent les plateformes d’impression ne supporte qu’une seule texture et un seul canal de coordonnées UVs [UVmap]. Si vous souhaitez exporter de la couleur, il vous faut cochez [Write Materials] et [Include UVs] lors de la création du fichier.

Les propriétés du matériau seront stockées dans un fichier .MTL créé au même endroit que l’.OBJ. Le fichier MTL (Material Library) référence les matériaux, l’indexation des couleurs et des textures. À partir des couleurs RVB, chaque valeur va être représentée sous cette forme : 0.8 0.8 0.8. Un fichier au formats d’image .jpg, .png, .gif ou autres est souvent demandé par les imprimeurs de la fabrication additive.

Souvent utilisé comme alternative aux fichiers STL, les fichiers OBJ diffèrent par :

- le fait qu’ils permettent d’encoder couleurs, textures et matériaux grâce au MTL intégré.

- la possibilité d’utiliser des faces non triangulaires (quadrilatères, etc ...), avec la difficulté que ces faces doivent rester planes

- le fait qu’ils encodent la topologie des maillages 3D, c’est à dire l’adjacence des faces l’une par rapport à l’autre.

La structure simple et textuelle du fichier OBJ le rend facile à traiter avec les langages de programmation. Par exemple, il est très simple d’ouvrir un fichier OBJ en language de programmation python.

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3 - .VRML

A L’ORIGINE DE CE FORMAT 3D ON RETROUVE L’ENTREPRISE LABYRINTH COMPOSÉ DE MARK PESCE, TONY PARISI & PETER KENNARD. LA DÉMARCHE DE MARK PESCE ET SES COLLÈGUES ÉTAIT DE PROPOSER UN LANGAGE WEB MULTI PLATES-FORMES DESTINÉ À DÉCRIRE DES SCÈNES 3D.

Exemple de programmation .VRML

Le VRML 2.0 ou VRML97 apporte de nombreuses améliorations parmi lesquelles :- animation des objets: les mondes créés ne sont plus condamnés à demeurer statiques- interaction avec les objets : chaque objet du monde peut réagir à des signaux, ces signaux pouvant être générés par l’utilisateur (clavier, souris...) ou par d’autres objets du même monde- création de scripts d’animation (en JavaScript/ecmascript) inclus aux fichiers .wrl- gestion des sons en 3D- extrusions d’objets- effets de brouillard- utilisation d’un séquence vidéo en tant que texture d’un objet- création de prototypes d’objets

Avec le format VRML, les couleurs sont géré de façon différentes. À partir des couleurs RVB, chaque valeur va de 0 à 1Ici, par exemple, on a du bleu foncé = Background { skyColor 0 0.1 0.4 }0 0 0 = noir1 1 1 = blanc

Malgré le déclin de ce langage, le VRML est devenu au fur et à mesure des années un format de fichier 3D universel, à défaut d’être un format web ! La cible visée initialement a été manquée, mais le VRML profite de son implantation dans les logiciels 3D.

D’autres formats éxistent mais sont utilisés dans d’autres domaines comme l’animation, le jeu vidéo, ce sont l’OBJ et le VRML décris ci dessus qui sont à préconisés pour l’impression 3D.

CONCLUSION SUR LES FORMATS D’EXPORTATIONSLes formats d’exportations ne contiennent pas les mêmes caractéristiques que les formats utilisés en l’impression traditionnelle. L’impression 3D diverge dans les formats de fichiers. Etant donner la récente découverte de cette technologie, la gestion de la couleur n’est pas encore normalisé car toutes les imprimantes 3D ne gèrent pas direc-tement la couleur. Beaucoup d’imprimantes 3D dépendent du matériaux utilisés ainsi qu’une étape de finition ou la couleur est incorporée.Pour les imprimantes 3D professionnels permettant l’impression de la couleur directement, la plupart du temps le fichier OBJ ou STL est traité à la base en RVB pour ensuite être imprimé en CMJN. Dans le cas des imprimantes 3D permettant l’impression CMJN (quadrichromie), la conversion se fait lors de l’envoie du fichier à l’imprimante (slicers).

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C- LES LOGICIELS DE CAOLES LOGICIELS DE CONCEPTION ASSISTÉ PAR ORDINATEUR SONT NOMBREUX. TOUS NE SONT PAS DESTINÉS AU MÊME USAGE.

Ils existent un grand nombre de type pour mener à bien la modélisation et la visualisation des pièces destinées à l’impression 3D. Ces branches sont liées aux fichiers d’exportations car un même logiciel peu modéliser un objet de différentes façons :- les modélisations polygonales : Le plus souvent, en 3D on construit à à partir de plan appelé Polygone. On utilisera principalement des polygones à 4 cotés appelés Quads et des polygones à trois cotés appelés Tris. Un polygone est composé de Vertex (sommet), d’Edges (arêtes), de Face (face). (blender, maya..)- les modélisations géométriques : Cette technique de modélisation géométrique concerne la représentation d’un objet solide comme combinaison d’objets solides simples (exemple : cylindre, sphère, cône, tore, etc.) à l’aide d’opérateurs géométriques booléens (exemple : union, intersection, soustraction). > la CSG (dite aussi «modélisation volumique») : combinaison booléenne de solides plus simples, est un phénomène d’intersection de soustraction d’un solide. Il consiste à stocker une information colorimétrique avec ses coordonnées spatiales, voire temporelles, de positionnement ainsi que, facultativement, une taille relative à l’unité utilisée ou d’autres informations telles qu’une matière pour des d’objets primitifs. (Solidworks, Fusion 360..) > la B-Rep («Boundary Representation» dite aussi «modélisation surfacique»). Il permet de définir les frontières de l’objet et les relations

topologiques entre les éléments des frontières. (liens entre les volumes, les faces, les arêtes, les sommets..) Il existe également différentes surfaces possible, (planes, NURBS ...) Ce type de logiciel permet la création de formes complexes de haute précision.. (exemple : rhino 3d, ALIAS SURFACE, ICEM Surf)- les modélisations paramétriques : Il s’agit de définir une entité par des paramètres qui peuvent être modifiés facilement. De cette façon, on change aisément la définition de la pièce. Ces fonctionnalités sont limitées aux logiciels destinés aux professionnels. (Fusion 360, Revit Sketchup, Solid Edge, Solidworks...)

L’impression 3D utilise différent logiciels en fonction de la pièce, de la précision, de l’utilisation... Certains sont destinés aux professionnels, d’autres au amateurs, gratuit ou payants avec des modélisations divergeantes... Le type de modélisation sera ensuite envoyé au slicer pour une découpe de la forme en couche.

Conclusion : L’impression 3D regroupe beaucoup de logiciel qui diverge en fonction de l’utilisation et du projet. Tous peuvent intégrer la couleur.

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QUELQUES LOGICIELS DE CAO UTILISÉ POUR L’IMPRESSION 3D

LOGICIELS TYPE DE MO-DÉLISATION CARACTÉRISTIQUE CONFIGURATION

REQUISESUTILISATION PRIX

SOLIDWORKS modélisation volumique modélisation paramétrique

SolidWorks est un modeleur 3D utilisant la conception paramétrique. Il génère 3 types de fichiers relatifs à trois concepts de base : la pièce, l’assemblage et la mise en plan. Ces fichiers sont en relation. Le logiciel est donc dédié à la modélisation de pièce 3D. Il y a de nombreux produits associés édité par SolidWorks, notament Flow Simulation, Montion, ANimator...

Windows, configuration puissante 16 go de RAM

Pour les profes-sionnels

500 € à 7 000 € en fonction des plug-in.

AUTODESK FUSION 360

modélisation volumique modélisation paramétrique

énéficiez d’un ensemble complet de fonctionnalités de conception industrielle et mécanique au sein d’un seul module, accédez à vos conceptions à tout moment et où que vous soyez, partagez des données de conception et travaillez en collaboration par le biais de notre tableau de bord sécurisé, préparez vos conceptions en vue de leur usinage à l’aide d’un outil de FAO intégré proposant un usinage 2,5 et 3 axes ou utilisez les fonctionnalités d’impression 3D pour bénéficier d’un processus de fa-brication optimal, assemblez des composants. Etablissez des relations, animez et simulez des mouvements, et testez la forme et la fonction de votre conception. La modélisation avec le logiciel permet également l’impres-sion de composant éléctronique.

Windows, MAC configura-tion puissante 16 go de RAM

Pour les profes-sionnels

3 216€

MAYA modélisation polygoniales

il permet l’exportation sous mudbox le logiciel autodesk de retouche texture , substance et relief qui pourra donner une grande touche de réalisme à vos scène. Il permet également le passage sous UNITY 3D GANE ENGENIER le moteur 3D qui changera vos objet maya en un jeux très complet. Il permet l’importation de plan Autocad facilitent ainsi la conception des création de type architecturale. Il travail aussi avec motion builder le logiciel AUtodesk de création de mouvement fluide et réaliste. Il est recommandé pour l’animation.

Windows, et mac configu-ration puissante 16 go de RAM

utilisation pour les profession-nels, puissant pour les rendus et les options.

4 998 €

RHINOCEROS modélisation surfacique

Rhino peut créer, éditer, analyser, documenter, rendre, animer et traduire des courbes et des surfaces NURBS* ainsi que des solides, des nuages de points et des maillages. Aucune limite en termes de complexité, de degré ou de taille, en dehors de celles de votre matériel. Le logiciel permet la gestion du flux.

sous Mac et Windows. configuration puissante 16 go de RAM

Utilisation pour les profession-nels, puissant pour les rendus

1 074 €

BLENDER modélisation polygoniales

Il dispose de fonctions avancées de modélisation, de sculpture 3D, de dépliage UV, de texturage, de rigging, d’armaturage, d’animation 3D, et de rendu. Il gère aussi le montage vidéo non linéaire, la composition, la créa-tion nodale de matériaux, la création d’applications 3D interactives ou de jeux vidéo grâce à son moteur de jeu intégré, ainsi que diverses simulations physiques telles que les particules, les corps rigides, les corps souples et les fluides. Possible d’écrire des scripts en Python.

Utilisation Mac, Linux, Windows. Configuration puissante pour certains plug-in

utilisation semi professionnels, amateurs

GRATUIT

AUTODESK 123 D DESIGN

modélisateur en ligne

Autodesk propose 123D Design. Ce logiciel gratuit n’est pas aussi complet qu’AutoCAD, mais il permet de réaliser des pièces assez complexes, relativement facilement. , où vous pouvez également stocker vos projets ou et accéder à des services d’impression 3D à la demande.

Mac OS, Windows et iOS, pas de configuration particulière car en ligne

utilisation pour les consomma-teurs d’impres-sion 3D

GRATUIT

AUTO-DESK®3DS MAX®

modélisation volumique modélisation polygoniales et surfacique

3ds Max est ainsi conçu sur une architecture modulaire, compatible avec de multiples plug-ins (extensions) et les scripts écrits dans un langage propriétaire appelé Maxscript. Le logiciel 3ds Max s’est développé rapide-ment, en étant utilisé principalement dans les industries vidéoludique, cinématographique et automobile.

Windows. configuration puissante 16 go de RAM

utilisation profes-sionnelle

1600€

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TABLEAU DE TOUT LES FORMATS POUVANTÊTRE UTILISÉS SUR LES LOGICIELS DE CAO

Fig.34 : Surlpteo, transferer un fichier 3D source : https://www.sculpteo.com/fr/outils/transferer-un-fichier-3d/

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D- LES SCANNERS 3DUN SCANNER 3D VA PRODUIRE NI PLUS NI MOINS QU’UN NUAGE DE POINTS, CHAQUE POINT PEUT ALORS ÊTRE IDENTIFIÉ PAR DES COORDONNÉES (R, Φ, Θ) Φ ET Θ SONT LES ANGLES FORMÉS ENTRE LA LIGNE ALLANT DE L’ORIGINE AU POINT ANALYSÉ À DEUX PLANS PASSANT PAR L’ORIGINE, L’UN HORIZONTAL ET L’AUTRE VERTICAL. Ces coordonnées sphériques permettent de situer dans l’espace chacun des points par rapport au scanner, travail préalable et nécessaire à la modélisation numérique de l’image en trois dimensions. Ces informations peuvent être interprétés par une imprimante 3D. Cependant, C’est un logiciel, souvent propriétaire, qui va permettre de transformer ce nuage de points en un maillage polygonal qui permettra l’impression 3D. Au final, les informations concernant la géométrie de l’objet sont stockées dans un fichier au format STL. Les logiciels permettent également l’exportation dans d’autres formats, notamment OBJ, pour être ensuite manipulés dans des logiciels de CAO.Selon la qualité du matériel et du logiciel, cette étape, que l’on appelle le post-processing, peut être relativement longue. Elle consiste notamment à supprimer les éléments parasites de l’ensemble des prises de vue 3D, à boucher les trous, à mailler l’objet bien évidemment, et à effectuer quelques réparations du modèle 3D si nécessaire.

Les technologies de scan 3D peuvent être classifiées en cinq grandes categories qui reposent sur des principes physiques différents.

1- LA TRIANGULATION LASER :

LE PROCÉDÉ CONSISTE À PROJETER UN RAYON LASER ET À ÉTUDIER SA TRAJECTOIRE. EN FONCTION DE SA DÉVIATION IL EST POSSIBLE D’EN DÉDUIRE LES PROPRIÉTÉS DE LA SURFACE SCANNÉE EN 3D.

TECHNIQUE : [56] La triangulation laser repose sur un calcul trigonométrique. Dans le cas de la triangulation laser, les scanners utilisés comportent trois éléments principaux (qui formeront les trois sommets d’un triangle) : un émetteur laser, une caméra, ainsi que l’objet à numériser. Un plateau rotatif est également utilisé afin de poser l’objet et obtenir ses différentes faces. Les scanners 3D à triangulation laser utilisent généralement des lasers à semi-conducteurs, notamment à cause de leur faible coût et de leur taille réduite. Ils sont caractérisés par un faisceau de couleur rouge. Avec ce procédé, la numérisation débute par l’émission d’un faisceau laser rectiligne qui vient se déformer au contact de l’objet. Par le biais de la caméra, le scanner 3D analyse la

déformation de la ligne émise par le laser sur les reliefs de l’objet afin de déterminer, à l’aide de calculs trigonométriques, sa position dans l’espace. L’angle formé entre la caméra et le faisceau du laser, la distance de la caméra à l’objet ainsi que celle de la source du laser à l’objet (connu en calculant la durée mise par le laser à faire un aller-retour), sont autant de paramètres qui permettent de déterminer les coordonnées spatiales de l’objet.AVANTAGES : Le principal atout de la triangulation laser est son faible prix, avec des premiers modèles DIY disponibles pour

Fig.34 : Triangulation laser source : http://www.3dnatives.com

/3d-triangulation-laser-29042016/

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Parmi les scanners 3D à triangulation laser les plus connus, on retrouve le Digitizer de MakerBot, le Ciclop de BQ, le MatterForm de la compagnie éponyme ou encore les scanners 3D professionnels Focus3D de chez Faro.

2 - LA LUMIÈRE STRUCTURÉE

UNE LUMIÈRE DONT LES CARACTÉRISTIQUES SONT CONNUES (COMME UNE GRILLE RÉGULIÈRE PAR EXEMPLE) EST PROJETÉE SUR LA SURFACE À SCANNER EN 3D. UN CAPTEUR ENREGISTRE LES DÉFORMATIONS DE LA LUMIÈRE ET EN DÉDUIT LA FORME DE LA SURFACE SCANNÉE EN 3D.

[56] TECHNIQUE :Les scanners sans contact émettent un laser, une frange lumineuse, un rayonnement et détectent sa réflexion afin de sonder un objet ou un environnement. Différents types de source de rayonnement sont utilisés : laser, lumière, ultrason ou rayon X. Le scanner 3D à lumière blanche ou a frange est un scan actif qui utilise la lumière blanche (projecteur type rétro-projecteur) pour sonder son environnement. Il pointe sur le sujet une série de motifs lumineux (traits, carrés, ronds,...) avec le projecteur créant des images déformées sur l’objet et utilise un appareil photo ou une camera décalée pour situer les motifs. En fonction de la distance jusqu’à la surface, les motifs prennent des formes différentes (déformations) en raison du positionnement décalé du laser et de la caméra. Ensuite un logiciel vient en déduire la forme de l’objet en fonction de l’ensemble des surfaces déformées dont il dispose.AVANTAGES :Les principaux avantages de la technologie de lumière structurée pour le scan 3D sont sa vitesse, la résolution et la capacité à scanner des personnes. INCONVÉNIENTS : Un des principaux inconvénients est sa sensibilité aux conditions d’éclairage. Cela rend par exemple complexe le travail en extérieur.

VIDÉO COMMERCIALE DE LA TECHNOLOGIE : Scan in a Box - Structured Light 3D Scanner, https://www.youtube.com/watch?v=mSLIEZ_Yg4s

quelques centaines d’euros. Sa vitesse d’acquisition (moins de 10 minutes en moyenne pour un objet) ainsi que son niveau de précision (de l’ordre de 0,01 mm), en font également une technologie populaire.INCONVÉNIENTS : Du côté des inconvénients, il est à noter que la numérisation de surfaces

transparentes ou réfléchissantes peut s’avérer difficile, un problème qui peut être contourné en recourant à une poudre blanche. Sa portée limitée (seulement quelques mètres) réduit également le nombre d’applications possibles.

Fig.34 : Scan lumière structurée. source : http://www.primante3d.

com/numerisation/

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3 - LA PHOTOGRAMMÉTRIE

LA PHOTOGRAMMÉTRIE EST UNE TECHNOLOGIE BASÉE SUR LA PHOTOGRAPHIE STANDARD ET LA GÉOMÉTRIE PROJECTIVE ET A ÉTÉ À L’ORIGINE UTILISÉE POUR NUMÉRISER DE GRANDS OBJETS COMME DES BÂTIMENTS, DES DERRICKS ET DES ENTREPÔTS. LE PRINCIPE DE LA PHOTOGRAMMÉTRIE EST DE PRENDRE DES IMAGES MULTIPLES DE L’OBJET ET DES POINTS COMMUNS MANUELS OU AUTOMATIQUES À CHAQUE PHOTOGRAPHIE.

[56] TECHNIQUE : Le principe général de cette technologie de scan 3D est d’analyser plusieurs images réalisées depuis plusieurs points de vue différents et de détecter des pixels communs d’une image à l’autre. Ces pixels correspondent à un même endroit de la surface capturée sur deux photographies différentes. Les algorithmes calculent alors la position dans l’espace où les photographies ont été prises et en conséquence les propriétés 3D de la surface à scanner en 3D.AVANTAGES : Les principaux avantages de la photogrammétrie sont sa précision et sa rapidité d’acquisition. La photogrammétrie fonctionne avec tous types d’objets, y compris des environnements photographiés du ciel.INCONVÉNIENTS : Les inconvénients de la photogrammétrie sont sa sensibilité à la qualité des photographies et le temps de calcul nécessaire pour créer la surface 3D.

VIDÉO COMMERCIALE DE LA TECHNOLOGIE, DIY 360 Product Photography - Iconasys Photography Turntables : https://www.youtube.com/watch?v=ACh9Jof7uSc

4 - LE SCAN 3D PAR CONTACT

EN RÉALISANT PLUSIEURS MESURES D’UNE SURFACE EN LA TOUCHANT, UN SYSTÈME DE SCAN 3D PAR CONTACT EN DÉDUIT LES INFORMATIONS DE LA SURFACE ET CRÉE UN SCAN 3D. CE TYPE DE SCANNER EST UTILISÉ DANS L’INDUSTRIE POUR SA PRÉCISION. DANS L’INDUSTRIE MÉCANIQUE, PAR EXEMPLE, LES MACHINES À MESURER TRIDIMENSIONNELLES. UN AUTRE EXEMPLE, DANS L’INDUSTRIE D’ANIMATION CINÉMATOGRAPHIQUE, DES MODÈLES SCULPTÉS DANS DE LA TERRE GLAISE SONT ENSUITE NUMÉRISÉS EN TROIS DIMENSIONS.

Fig.34 : Photogrammetrie source : http://optotechnik.zeiss.com/

images/slider/photogrammetrie/steinbichler-photogrammetrie-slide-2.jpg

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TECHNIQUE : Le scan 3D par contact implique qu’une partie du scanner 3D touche la surface de l’objet à scanner en 3D. Cette opération s’effectue grâce à un capteur de contact, également appelé palpeur ou encore sonde, relié au scanner 3D. Le scan 3D par contact implique qu’une partie du scanner 3D touche la surface de l’objet à scanner en 3D. Cette opération s’effectue grâce à un capteur de contact, également appelé palpeur ou encore sonde, relié au scanner 3D. La sonde est généralement reliée à une structure (un bras robotisé par exemple) capable d’enregistrer ses déformations pour atteindre la surface à scanner. Certains systèmes effectuent un tracking optique de la sonde ce qui évite un appareillage complexe mais impose que le système puisse directement « voir » et « suivre » la sonde. Certaines configurations de scanner 3D par contact portent le nom de Machines à Mesurer Tridimensionnelle (MMT). Le scan 3D par contact est très utilisé pour effectuer du contrôle qualité de pièces qui viennent d’être fabriquées ou pendant des opérations de maintenance.AVANTAGES : Les principaux avantages du scan 3D par contact sont sa précision et sa capacité à scanner en 3D des surfaces réfléchissantes ou transparentes.INCONVÉNIENTS : Ses inconvénients sont sa lenteur et inadéquation avec des formes organiques et très complexes.

5 - L’IMPULSION LASER :

C’EST UNE TECHNOLOGIE DE SCAN 3D BASÉE SUR LE CALCUL DE LA DURÉE MISE PAR UN LASER POUR TOUCHER UNE SURFACE ET REVENIR. EGALEMENT APPELÉE « SCAN 3D PAR TEMPS DE VOL » CETTE TECHNOLOGIE EST BASÉE SUR LA CONNAISSANCE PRÉCISE DE LA VITESSE DE LA LUMIÈRE ET DES CALCULATEURS TRÈS PRÉCIS QUI MESURENT PRÉCISÉMENT LA DURÉE DU TRAJET PARCOURU PAR LE LASER.

TECHNIQUE :[2] En répétant un très grand nombre de fois l’émission du laser et le calcul de la distance qui sépare le scanner 3D de la surface à scanner en 3D, les propriétés de la surface 3D sont capturées. Pour de bons résultats, il

est nécessaire de calculer le temps mis par le laser pour effectuer l’aller retour, avec une précision de l’ordre de la picoseconde (0.000000001 seconde !). Chaque mesure effectuée par le scanner 3D renseigne un point de la surface et l’opération doit être effectuée des centaines de milliers de fois pour une surface complète. La technologie de scan 3D par temps de vol englobe les scanners 3D à impulsion laser et les scanners 3D à décalage de phase. Ces derniers, en plus de moduler l’amplitude du faisceau laser servant à scanner en 3D, modulent également sa phase. Ces systèmes offrent une performance supérieure en combinant les deux types de modulation.AVANTAGES : [2] Le principal avantage des scanners 3D à impulsion laser est leur capacité à scanner en 3D des grands objets et environnements.INCONVÉNIENTS : [2] L’inconvénient de ce type de scanner 3D est leur lenteur.

VIDEO COMMERCIALE : Scanner laser Focus3D : compact, léger et abordable pour le relevé et la documentation 3D, https://www.youtube.com/watch?v=jiitduzyKhA

Fig.34 : Scanner 3D par contact source : http://vvatpe.wixsite.com/tpe-

impression-3d/scanners-3d

Fig.34 : l’impulsion laser source : https://commons.

wikimedia.org/wiki/File:Lidar_P1270901.jpg

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Marché de l’impresion 3D

III. LE MARCHÉ DE L’IMPRESSION 3D APPELLÉE LA TROISIÈME RÉVOLUTION INDUSTRIELLE, L’IMPRESSION 3D REPRÉSENTE UN ENJEU INDUSTRIEL, ÉCONOMIQUE, SOCIÉTAL MAJEUR POUR LA FRANCE. EN 2014, CE MARCHÉ INTERNATIONAL REPRÉSENTE 4,5 MILLIARDS DE DOLLARS. LE MARCHÉ EST DIVISÉ EN PLUSIEURS SECTEURS : LES IMPRIMANTES 3D INDUSTRIELLES ET PARTICULIERS, LES SCANNERS, LES LOGICIELS DE CRÉATION 3D AINSI QUE LES FOURNISSEURS DE MATÉRIAUX... NOUS ALLONS ABORDER PLUSIEURS ASPECTS DU MARCHÉ COMME LA CROISSANCE, LA RENTABILITÉ, LES ACTEURS MAJEURS, LA CLIENTÈLE, LE CYCLE DE VIE D’UN PRODUIT...

1- LE MARCHÉ GLOBAL DE L’IMPRESSION 3D

Ce marché se répartit sur plusieurs activités industrielles. (aerospacial, médical, automobile...) Selon le graphique présenté par Wholers Report en 2016, on remarque une progression du marché de l’impression 3D de 2011 à 2016. Dans la figure présentée par Wohlens Report, de 2014 à 2020 le marché de l’impression 3D aura évolué de 25% soit 17,5 milliards de dollars en 2020.

Le tableau présenté par Whohlens Report de Smart Markets estime que le marché du domaine de l’énergie correspondant à 5% du marché de l’impression 3D en 2014 et connaitra une augmentation de 35% d’ici 2020.

Fig.X: Graphique présenté par Wholers Report 2016 Fig.X: Graphique présenté par Wohlens Report de Smart Tecn Markets, Créadit Suisse

Fig.X: Graphique présenté par Wohlens Report de Smart Tecn Markets, Créadit Suisse

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L’institue américain Gatner présente en juillet 2014, une courbe représentative de l’évolution de la 3D. On y retrouve l’impression 3D sous diverses formes, comme l’”Entreprise 3D Printing” pour l’impression 3D professionnelle et industrielle, le “Consumer 3D Printing” pour l’impression 3D grand public et enfin le “3D Bioprinting Systems for Organ Transplant” pour la recherche concernant l’impression 3D de tissus humains. L’institue estime que la pièce 3D dans le milieu médical arrivera d’ici 2 à 5 alors que l’impression 3D et l’insdustrie de l’impression 3D arrivera d’ici 5 à 10 ans.

Sur la courbe de l’institue américain Gatner présenté en juillet 2015, l’impression 3D est placé au même endroits que la courbe de 2014.

Fig.X: Graphique présenté par l’institue américain Gatner en juillet 2014

Fig.X: Graphique présenté par l’institue américain Gatner en juillet 2015

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LES ACTEURS DU SECTEUR

Le secteur de l’impression 3D se partage entre ses différents constructeurs. D’après le graphique de AFPR en octobre 2014, on remarque clairement le leader Stratasys, le challenger 3D Systems et les suiveurs. Les ventes de machines comprennent le secteur industriel et particuliers. Le document datant de 2014, ce marché a encore évolué. Actuellement, ExOne progresse alors que Stratasys et 3D Systeme perdent du terrain ! Plus généralement, de nombreux constructeurs font leurs apparitions dans de nombreux secteurs comme comme Siemens, Da Vinci... Beaucoup de leader sur des gros marchés de secteurs impacté par l’impression 3D investissent.

LES POSSESSEURS D’IMPRIMANTE 3D EN FRANCE

[Autrans_synthese_enquete.pdf] Le comité de pilotage du Réseau des Mécaniciens du CNRS a mis en place un groupe de travail pour réaliser une enquête sur les procédés de fabrication par méthode additive. Sur 83 utilisateurs, 25 machines en France ont été identifiée. La région d’Ile de France se place comme leader avec la région Rhône-Alpes Auvergne en seconde position. Cependant toutes les machines ne sont pas recensées. En moyenne la France abrite environ 400 entreprises en imprimerie 3D.

À L’ÉCHELLE MONDIALE

D’après le graphique présenté par AFPR, par BpiFrance en 2014, la France se place septième, derrière l’Italie, le Royaume Unie, l’Allemagne ou la Chine, le Japon, les Etats-Unis. Le nombre d’équipement entre les années 2003 et 2011 à également évoluer en Europe. D’après les chiffres parus par la chambre du commerce et de l’industrie de Paris, la France continue d’investir sur le marché des imprimantes 3D, derrière les Allemands.

2- LES CONSTRUCTEURS D’IMPRIMANTE 3D

EN ÉVOLUTION AVEC LES PROCÉDÉS D’IMPRESSION 3D, LE MARCHÉ DES IMPRIMANTES 3D NE CESSENT D’ACCROÎTRE. EN 2013, LA TECHNOLOGIE À DÉPÔT DE FILAMENT REPRÉSENTAIT 80 % DES VENTES, AVEC DES IMPRIMANTES À MOINS DE 5.000 DOLLARS.

Fig.X: Autrans en 2015 par un groupe de travail, avec le CNRS et la RDM

Fig.X: AFPR – présentation à Bpifrance, octobre 2014

Fig.X: AFPR – présentation à Bpifrance, octobre 2014

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CA : 668 millions $Effectifs : 2800 salariésProduits commercialisés : imprimante 3D, solution de prototypage rapide, solution de produit d’impression numériqueType d’acteur : leaderStratégie de l’entreprise : développer des logi-ciels et des imprimantes innovantes utilisable dans tous les secteurs industriels impactés.

Leurs forces : gros potentiels d’investissements et d’évolutions.Les faiblesses : beaucoup de rachat des concur-rents, absorption trop rapide pour un bon déve-loppement de tous les groupesLes concurrents : 3D SYSTEMS, Mcor, EOS...Les concurrents indirects : les groupes entre-prises souhaitant déveloper leurs propres techno-logies pour leurs secteurs d’activité.

STRATASYSStratasys est cotée en bourse au 2ème mar-ché boursier mondial. Son Chiffre d’affaires ne cesse d’augmenter, et les prévisions sont plutôt optimistes. Stratasys a été créée en 1989.

Grâce à son réseau de revendeurs certifiés, Stratasys propose ses produits dans le monde entier. Parmi ses modèles phares, on retrouve la gamme « Idea » ainsi que la gamme « Design » : Objet24, Objet30 pro, Objet30 OrthoDesk, Objet Eden260v, Objet Eden350v..., Dimension Elite, ou encore la gamme « Production series » : Fortus 250mc, Fortus 360mc, Fortus 400mc, Fortus 900mc. Leur Catalogue couvre l’ensemble des besoins en impression 3D, du particulier à la production de petites séries.

3D Systems fournit des produits et services 3D complets, y compris les imprimantes 3D, des documents imprimés, services à la demande de pièces et d’outils de conception numérique. Son écosystème supporte des applications avancées de la boutique de la conception du produit à l’étage de l’usine à la salle d’opération. Les capacités de précision de la santé de 3D Systems incluent la simulation, la planification chirurgicale virtuelle, et l’impression des dispositifs médicaux et dentaires ainsi que des instruments chirurgicaux spécifiques au patient.

CA : 645 millions $

Effectifs : 2100 salariés

Produits commercialisés : 3D Printers

Stereolithography Systems, Sintering Systems

Type d’acteur : challenger

Stratégie de l’entreprise : déveloper de nouvelle technologie, brevet utilisable pour tous les secteurs

Leurs forces : potentiels d’investissement, de recherche en technologie

Les faiblesses : concurrents nombreux, beau-coup de rachat

Les concurrents directs : Stratasys, EOS, Mcor...

Les concurrents indirects : les groupes entre-prises souhaitant déveloper leurs propres techno-logies pour leurs secteurs d’activité.

3D SYSTEMS3D Systems est une société qui conçoit, fa-brique et commercialise des imprimantes 3D. Il était les pionnés à déposer des brevets en SLA. Création dans les années 1986.

LES GRANDS GROUPES

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CA : --Effectifs : 200 salariésProduits commercialisés : imprimante 3D utilisant du papierType d’acteur : - Stratégie de l’entreprise : innovation autour de l’impression 3D avec du papier

Leurs forces : ils ont devellopé trois technologies donc une imprimant en couleur

Les faiblesses : beaucoup de concurrence, peu de technologie

Les concurrents directs : Stratasys, EOS, 3D System...

Les concurrents indirects : les groupes entre-prises souhaitant déveloper leurs propres techno-logies pour leurs secteurs d’activité.

MCOR TECHNOLOGIESMCOR Technologies est engagée dans la concep-tion, le développement et la fabrication de papier pour les systèmes d’impression 3D . Mcor a été créé dans les années 2005.

Les imprimantes Iris permettent d’imprimer en 3D et en couleur grâce à l’utilisation d’une imprimante à jet d’encre modifiée.

POUDRE MÉTAL

Technavio, cabinet britannique spécialisé dans les recherches axées sur la technologie, a récemment publié un nouveau rapport sur les perspectives du marché des matériaux d’impression 3D à partir de 2016-2020. Confirmant la bonne santé de l’impression 3D métal, les analystes de Technavio ont désigné les fournisseurs de poudres métalliques comme les plus gros vendeurs de matériaux de fabrication additive dans les années à venir. (ARCAM, EOS, HOGANAS, SANDVIK, SOLVAY....) -->

LES POUDRES

Les poudres en impression 3D peuvent être de plusieurs matières. La technologie utilise la matière première des constructeurs d’imprimante 3D comme Stratasys, 3D systems...

LES RÉSINES

Il existe de nombreuses résines photosensibles composés de matériaux différentes. Les leaders du marché sont Formlabs, resinex, makershop. En fonction de la technologie utilisée et des propriétés que l’on souhaitent apporter à notre création, les résines ne sont pas les mêmes. (résines classiques SLA, résines calcinables pour les moules, résines flexibles, résines haute résistance...) Chaque constructeur de marché vends les matières premières pour la construction de pièce 3D.

LES FILAMENTS

Le marché des filaments est rempli d’entreprises comme ColorFabb, Makerbot, Dutch filaments, iconso 3D, ultimaker... Le filament peut etre en ABS, PLA de différente composition... (bois, plastique...) Il faut savoir que chaque constructeur d’imprimante 3D vends ses propres matières premières, cependant il est possible d’utiliser n’importe quels filaments pour les imprimantes utilisant cette technologie.

EN ÉVOLUTION AVEC LES PROCÉDÉS D’IMPRESSION 3D, LE MARCHÉ DES FOURNISSEURS DE MATÉRIAUX NE CESSENT D’ACCROÎTRE. CI-DESOUUS, VOUS TROUVEZ DIFFÉRENTS SECTEURS.

3- LES FOURNISSEURS DE MATIÈRES

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Avec une augmentation de 8,8 % de 2011 à 2016 d’après une nouvelle étude de marché parue fin septembre aux Etats-Unis et ce que confirme FARO, le marché du scanner 3D est en évolution.

Plus précisément, le marché du scanner de petite taille est en évolution avec les scanners de main ou de poche, assez petit pour pouvoir scanner n’importe quoi, n’importe où.

LE MARCHÉ DES SCANNERS CONTIENT DE NOMBREUX ACTEURS DE MARCHÉ. EN FRANCE, D’APRÈS L’ÉTUDE DE AUTRANS PAR LE CNRS, SUR 83 UTILISATEURS, SEULEMENT 15% POSSÈDENT UN SCANNER 3D. L’ÉVOLUTION EST MOINS IMPORTANTE QUE LE RESTE DU MARCHÉ MAIS POUR AUTANT IL N’A CESSÉ D’ACCROÎTRE AUX FILS DES ANNÉES.

La fabrication additive est encadrée par la norme NF E67-001, première norme française publiée par l’AFNOR en octobre 2011. Elle définit la fabrication additive et propose un ensemble de définitions spécifiques afin de faciliter les échanges entres intervenants du secteur.

L’ASTM, organisme américain développant des normes internationales, a publié, en 2012, la norme ASTM F2792-12A qui regroupe les procédés de fabrication additive en sept catégories (extrusion de matière, projection de matière, projection de liant, stratification de couches, photopolymérisation en cuve, fusion sur lit de poudre, dépôt de matière sous flux d’énergie dirigé).

L’accord de coopération entre l’ASTM et l’ISO (organisation international de normalisation) a débouché sur la publication de deux normes conjointes en 2013 (ISO/ASTM 52915:2013 portant sur le format de fichier pour la fabrication additive et ISO/ASTM 52921:2013 portant sur la terminologie normalisée).

Alors qu’il existe de très nombreuses bibliothèques de fichiers en open source, la numérisation et/ou l’impression d’objets protégés par la propriété industrielle

(produits brevetés, dessins & modèles etc.) constitue une contrefaçon. Il est recommandé aux professionnels du secteur (imprimeurs 3D, fab labs, plates-formes collaboratives, etc.) d’insérer, au contrat de services, une clause stipulant que le donneur d’ordre dispose des droits requis.

La réglementation sur les droits d’auteur et la propriété intellectuelles sont encore en recherche. Des chercheurs ont trouvé des moyens grace à la physique quantique des solutions contre la contrefacon et la propriété intellectuelle. En jouant sur cette propriété, et en y associant une technologie de Virginia Tech permettant de définir des motifs de signature unique, ces nanoparticules vont pourvoir être placées dans l’objet produit par impression 3D au cours de sa fabrication, selon le schéma prédéfini. Ainsi l’objet sera marqué par une signature unique et donc reconnaissable. Seul le producteur de l’objet connaîtra cette signature. Ainsi, en cas de doute sur une contrefaçon, il y aura possibilité de remonter à la présence ou non de signature, et à la lecture de celle-ci pour voir si elle correspond à une production originale.

4 - LES SCANNERS

5 - LA RÉGLEMENTATION

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IMPR

ESSION

3D

PINCIPALES FAMILLES :

FDM - SLA - SLS - SLM

- CLIP - 3DP

IMPR

ESSION

3D C

OU

LEUR

- POLYJET

- 3DP (COLO

RJET)

ENTR

EPRISES

-

PRESTATAIR

ES D

’IMPR

ESSION

3D

POLY SH

APE - FIGURE PRINT - SCULPTEO

- 3D VOLUM

IC - SH

APEWAYS - IM

ATERIALISE - D3D PRINT - SO

LIDEXPRESS

UTILISATEU

RS

IND

IVIDU

ELS

- FABLAB- UTILISATEUR LAM

BDA- FREELANCE- DESIGNER

APPLICATIO

NS

- PROTOTYPAGE FONCTIO

NNEL- M

AQUETTES DÉTAILLÉES

- OBJETS DÉCO

RATIFS- O

EUVRES PERSONNELLES

- OUTILLAGE

- PETITES SÉRIES DE PIÈCES

APPLICATIO

NS

- PROTOTYPAGE- O

UTILLAGE- SANTÉ- O

EUVRES PERSONNELLES

- MAQ

UETTAGE

CLIEN

TS

- PARTICULIERS- PETITES ENTREPRISES

CLIEN

TS

CLIEN

TS

- PARTICULIERS- ARCH

ITECTES- PROTH

ESISTES- DESIGNER

SUBSTITU

TS

- IMPRESSIO

N 4D- H

OLO

GRAMM

ES- M

AQUETTES VIRTUELLES

FABRIC

ANTS D

E MAC

HIN

E

- STRATASYS- 3D SYSTEM

S- M

COR

- HP

FABRIC

ANTS D

E MAC

HIN

E

IMPRIM

ANTES INDUSTRIELLESIM

PRIMANTES BUREAU

STRATASYS, 3D SYSTEMS,EXO

NE ,M

COR, EO

S, PHO

ENIX SYS-TEM

SN, ARCAM, ADVANC3D

MATERIALS, BQ

, ENVISIONTEC

KREOS, FRO

GLEAF, MAKER-

BOT (STRATASYS), XYZ PRIN-TING, ULTIM

AKER, M3D

DÉVELO

PPEUR

S DE LO

GIC

IELS

PROFESSIO

NNELLESO

PEN SOURCE

- AUTODESK (Fusion360, 3DS

Max, AutoCAD...)

- Dassault Systèmes (Solid-

Works)

- RHINO

CEROS 3D

- LAST SOFTW

ARE (SketchUP)

- BLENDER- AUTO

DESK (123D Dsign)

SCAN

NER

S

TEXTURE/ COULEURS

COORDONNÉES DANS L’ESPACE

- LUMIERE STRUCTURÉE

- TRIANGULATION LASER

- PHOTO

GRAMM

ÉTRIE- IM

PULSION LASER

- LUMIERE STRUCTURÉE

- TRIANGULATION LASER

- CONTACT

- PHOTO

GRAMM

ÉTRIE

UN

ITÉS IMPR

ESSION

3D IN

TÉGR

ÉS AUX EN

TREPR

ISES

- AUTOM

OBILE : BM

W / M

ERCEDES / SKODA / ROLLS ROYCE PLC- AM

EUBLEMENT : IKEA

- INDUSTRIE : BAYER / BOSH / SCHNEIDER / BLACK & DECKER- JO

UET : LOGITECH / HASBRO / FISHER PRICE / MATTEL

- HO

RLOGERIE : CARTIER / ROLEX

- VÊTEMENTS : CONVERSE / NIKE / ADDIDAS / BOSS / TIM

BERLAND / LOUIS VUITTON- ÉLECTRO

NIQUE : LG ELECTRONICS / SAM

SUNG / NOKIA / MOTOROLA / PHILIPS / SONY

- TECHNO

LOGIE DE PO

INTE : THALES / NASA / AIRBUS- ARM

EMENT : US ARM

Y / US NAVAL RESEARCH- AUTRES : FENDER / M

IT / DISNEY

FABRIC

ANTS D

E MATIÈR

ESPR

EMIÈR

ES

RÉSINEX, KINGFA, JAMPLAST ET LES CO

NSTRUC-TEURS M

ACHINES

FABRIC

ANTS D

E MATIÈR

ESPR

EMIÈR

ES- FILAM

ENTS : COLORFABB, MAKERBOT, DUTCH FILAM

ENTS, ICONSO 3D, ULTIM

AKER, POLYMAKER, M

AKERGEAR, PRINTRBOT, BUKOBOT...- RÉSINES : FORM

LABS, RESINEX, MAKERSHOP

- POUDRES : STRATASYS, 3D SYSTEM

S...- PO

UDRES MÉTAL : EOS, EXONE, VOXELJET, 3D SYSTEM

S, PRODWAY

LÉGISLATIO

NBR

EVETS ETPR

OPR

IÉTÉ INTELEC

TUEL

L’INTÉG

RATIO

N D

E LA CO

ULEU

R D

ANS L’IM

PRESSIO

N 3D

ANTH

ON

Y ET CASSAN

DR

A LICEN

CE PR

O

55

Methode SWOT du marché de l’impression 3D couleurs

FORCES : FAIBLESSES :- Impression multi-matériaux simultané- Possibilité de couleurs très larges de 15 couleurs à 6 millions en fonction de la technologie- Plus de précision en fonction des technologies (la résine permet une précision de 0,01mm)- Pas de post-traitement à plus-value esthétique sur les pièces imprimées - Objet unique, coloré et personnalisé - Impression des matériaux transparents - Possibilité d’utilisation direct du produit imprimé- Nouvelle norme- Objet directement fonctionnel- Nouveau matériaux imprimés accessibles avec ces technologies - Augmentation de la vitesse- Baisse des prix

- Prix des imprimantes 3D couleurs plus élevé - Temps d’impression long - Qualité inférieure en fonction de la technologie - Limitation des matériaux utilisables (pas de métal)- Technologie trop récente, peu connue et maitrisée par les utilisateurs- Temps de nettoyage nécessaire pour le colorjet- Beaucoup de matière première nécessaire- Prix des matières premières elevés (liants, produits durcissant, poudres, encres…)

OPPORTUNITÉS : MENACES :- Brevet dans le domaine public pour l’impression 3D - Démocratisation de la technologie couleurs (comme les imprimantes couleur de bureau) - Limitation de l’impact sur l’environnement - Arriver à se rapprocher des normes couleurs de l’imprimerie traditionnelle

- Phénomène de mode - Guerre des prix (machine moins chère)- Maquette virtuelle (concurrent des maquettes physiques)- Développement de l’impression 4D- Norme écologique - Autres technologies sans post-traitement, finition ou nettoyage - Arrivée sur le marché des constructeurs des industries graphiques (HP, Konica…)

CONCLUSION SUR L’EVOLUTION DE L’IMPRESSION 3D EN COULEURSL’impression 3D touche énormément de secteurs de marché (automobile, aéronautique, goodies, communication, médicale...). D’ici quelques années, cette technologie pourra af-faiblir les marchés actuels de tous les domaines concernés. L’économie mondiale en sera fortement modifié.

Cependant l’impression 3D pourra trouver une place contre l’obsolescence programmé des produits actuellement vendu pour les particuliers.

Les freins actuels sont surtout le prix de l’imprimante 3D couleurs et les matériaux mais aussi le manque de législation pour l’expansion complète du marché de l’impression 3D couleurs.

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Scénarios envisageablesAprès avoir mis en évidence le marché, les acteurs, les atouts de l’impression 3D couleur et ses faiblesses, plusieurs scénarios prennent forme pour les années à venir.

SCÉNARIO 1 : 2020 - 2025 : L’entrée sur le marché des acteurs issus des industries graphiques améliore, simplifie et démocratise l’impression 3D couleur HYPOTHÈSES : - HP tient ses promesses et ouvre de nouvelles perspectives de l’impression 3D couleurs avec le MultiJet Fusion. Le modèle technologique est repris par d’autres constructeurs qui l’améliore et gomment ses faiblesses.(Probabilité : 60%) - La collaboration entre les plus grands acteurs de l’impression 3D et les Industries Graphiques donnent nais-sance à un nouveau procédé couleur plus simple et moins onéreux.(Probabilité : 70%) - De nombreux petits constructeurs reproduisent les technologies existantes et le prix des imprimantes 3D cou-leurs baissent drastiquement. Les grands constructeurs sont obligés de répondre à l’offre et développe des imprimantes couleur de bureau pour grand public pour dominer ce marché. (Rachat des petits constructeurs)(Probabilité : 50%)

SCÉNARIO 2 : 2030 : L’impression 3D couleur n’arrive pas à trouver sa place dans l’industrie HYPOTHÈSES : - L’impression couleur n’égale pas les cadences de production et les industriels perdent leurs intérêts. L’impres-sion 3D n’arrive pas à passer le stade du prototypage et devenir un vrai moyen alternatif de production.(Probabilité : 25%) - Les systèmes de scan 3D se détournent de l’impression 3D et l’intérêt pour la virtualisation prime.(Probabilité : 15%) - Les hologrammes ont inondés notre quotidien et le «réel» est délaissé. Les grands investisseurs préfèrent inves-tir dans ce nouveau marché.(Probabilité : 50%)

SCÉNARIO 3 : 2045 : L’impression 4D : les matériaux évolutifs HYPOTHÈSES : - L’impression 3D couleur est pleinement connue du public, maîtrisé par ses acteurs et adoptée par les indus-triels. Les procédés ont été démocratisés et utilisés au quotidien.(Probabilité : 70%) - Les consommateurs, toujours friands de changement sont absorbés par les objets évolutifs et autonomes qui deviennent très à la mode.(Probabilité : 85%) - Les grands noms des industries graphiques contribuent comme pour l’impression au développement de l’impression 4D et s’orientent vers les objets changeant de couleur pour satisfaire le besoin de personnalisation et de changement des consommateurs.(Probabilité : 70%)

Le terme d’impression 4D est employé pour définir une impression 3D avec une 4ème dimension : Le temps.Dans l’impression 4D, comme dans l’impression 3D, les objets sont conçus par ajout de couches successives de matière. L’impression 4D ajoute la possibilité à un objet imprimé en 3D de changer de couleur, de forme ou de texture au cours du temps en fonction des conditions extérieures.Après avoir maitrisé l’impression 3D couleur, les acteurs de ce marché de leur forte expérience dans le domaine, contri-buent à cette nouvelle vague technologique et de nouveaux types de produits voient le jour afin de satisfaire les de-mandes d’une nouvelle génération de consommateurs.L’ancien modèle de consommation consistant à acheter la dernière nouveautée chaque année a lassé les consommateurs qui ne veulent plus attendre autant de temps pour changer leurs utilitaires. Le nouveau modèle consistant à offrir des objets non plus jetés et remplacés par la version supérieure mais capable d’évoluer et donc en changement constant.

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Après avoir mis en évidence le marché, les acteurs, les atouts de l’impression 3D couleur et ses faiblesses, plusieurs scénarios prennent forme pour les années à venir.

SCÉNARIO 1 : 2025 : Une imprimante 3D couleur dans tout les foyers HYPOTHÈSES : - HP ouvre vers de nouvelles perspectives d’impression 3D couleurs. Presque tout les autres constructeurs issus des Industries Graphiques suivent le mouvement.(Probabilité : 70%)

- Naissance de nouveaux procédés couleur plus simple et moins onéreux.(Probabilité : 70%)

- De nombreux petits constructeurs reproduisent les technologies éxistantes et mettent sur le marché de nombreuses imprimantes 3D couleur de bureau.(Probabilité : 50%)

La volonté de pouvoir imprimer un objet fini et directement utilisable séduit les constructeurs des industries graphiques qui franchissent le pas et décident de participer à l’évolution directe de l’impression 3D couleur.Auparavant, la pluspart des constructeurs IG avaient fait des partenariats de distribution avec des constructeurs d’imprimantes 3D mais aucun n’osait réelement proposer ses propres machines.

Pourtant, Hp annonce fin 2016 la sortie d’une nouvelle technologie 3D : Le MultiJet Fusion s’inspirant des technologies jet d’encre UV utilisées dans les Industries Graphique et des technologies comme le Polyjet utilisant de la résine photosensible.

Plusieurs autre géants, qui avaient montré peu d’intérêt pour l’impression 3D quelques années avant, se sont repositionnés suite à la réussite du projet de HP qui a lancé un vrai mouvement chez ses concurents.

Ces multiples collaborations entre, d’un coté, les spécialistes de l’impression traditionnelle et du jet d’encre et de l’autre, les professionels de l’impression 3D donnent naissance à de nouvelles technologies. Ces dernières sont beaucoup plus accessibles autant techniquement, dans la prise en main que financièrement et permettent à des petites et moyennes entreprises de s’équiper. Les imprimantes restent toutefois dans le millieux professionnel.

Il faut attendre encore quelques années pour voir arriver une vraie démocratisation de l’impression 3D couleur. Le déclic viendra d’autres constructeurs, moins connus lançant également leurs imprimantes 3D couleur mais ces derniers visent une autre clientèle : Le consommateur lambda. Ces nouvelles imprimantes séduisent et un nouveau marché voit le jour.

Mais les géants comme HP, qui à partir des années 90 avaient réussi à commercialiser leurs imprimantes de bureau que tout le monde a chez soi aujourd’hui espère réitérer l’exploit avec l’impression 3D.Les grands constructeurs, forts de leurs expérience avec le jet d’encre reprennent le même schéma et innondent le marché de leurs gammes à petit prix et rachètent leurs petits concurrents pour dominer le marché.

Les constructeurs d’imprimantes 3D ayant sû collaborer avec les IG, disposent des revenus engendrés par les ventes des imprimantes couleur de bureau et peuvent donc investir encore plus pour le développement de nouvelles technologies dans d’autres domaines que la couleur.

Scénarios envisageables

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SCÉNARIO 2 : 2030 : L’impression 3D couleur n’arrive pas à trouver sa place dans l’industrie HYPOTHÈSES : - L’impression couleur n’égale pas les cadences de production et les industriels perdent leurs intérêts.(Probabilité : 25%)

- Les procédés de fabrication classiques atteignent des rendements innégalables avec de nouveaux procédés autre que l’impression 3D.(Probabilité : 20%)

- Les hologrammes ont innondés notre quotidien et le «réel» est délaissé. Les grands investisseurs préfèrent investir dans ce nouveau marché.(Probabilité : 50%)

Après toute les annonces de révolution du monde industriels qu’engendreraient l’impression 3D, beaucoup de projets voient le jour et il y a un grand intérêt pour l’impression couleur. En effet, pouvoir imprimer directement des objets en une seule fois sans passer par de nombreuses étapes coûteuse séduit les industriels.

Toutefois, le talon d’achille des procédés d’impression 3D est leur temps d’impression qui ne rivalise pas avec les cadences de production des grandes industries comme la plasturgie, bien implantée et développée depuis de nombreuses années.

Cette faiblesse, était donc la prioritée des constructeurs qui hélas n’arrivent pas à concilier vitesse et qualitée, deux éléments primordiaux dans l’industrie de pointe. De plus, certains domaines industriels ont également évolués et atteignent des cadences très impressionnante et hors d’atteinte pour la fabrication additive.

En conséquence, l’impression 3D n’arrive pas à passer le stade du prototypage et devenir un vrai moyen alternatif de production.

La déceptions qui en découlent sont à la hauteur de l’engouement suscité 15 années auparavant. Les scans 3D qui semblaient être l’antécédent logique de l’impression 3D sont utilisés à d’autres fins.

La réalitée augmentée puis les hologrammes ont réussi à atteindre le grand public qui est plus enclins à vivre dans un monde numérisé et virtuel et délaisse tout ce qui est physique.Les grands investisseurs préfèrent miser sur ces secteurs, plus attractif et en pleine expension puis se détournent de l’impression 3D.

Finalement, la fabrication additive ne sert plus qu’à fabriquer de petits ustensiles pour notre quotidien et ne permet de produire que de petites séries dans l’industrie. Elle joue un rôle complémentaire dans les chaînes de production notamment pour les maquettes et le prototypage, domaines qu’ils occupent depuis le commencement.

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CONCLUSION SUR LA POSITION DE L’IMPRESSION 3D EN COULEURSL’impression 3D touche énormement de secteurs de marché (automobile, aéronautique, goodies, communication, médicale...). D’ici quelques années, cette technologie pourra affaiblir les marchés actuelles de tous les domaines concernés. L’économie mondiale en sera fortement modifié.

Cependant l’impression 3D pourra trouver une place contre l’obsolecence programmé des produits actuellement vendu pour les particuliers.

Les freins actuels sont surtout le prix de l’imprimante 3D couleurs et les matériaux mais aussi le manque de législation pour l’expension complète du marché de l’impression 3D couleurs.

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[1] CCI PARIS - L’IMPRESSION 3D : PORTE D’ENTRÉE DANS L’INDUSTRIE DU 21ÈME SIÈCLE, rapport d’étude de Joël ROSEN-BERG, Conseil général de l’Armement , Pascal MORAND, CCI Paris Ile‐de‐France, Dominique TURCQ, Institut Boostzone. Registre de transparence de l’Union européenne N° 93699614732-82, ISBN : 978-2-85504-646-4, 368 pages, publié le 04 juin 2015. Disponible sur : http://www.cci-paris-idf.fr/sites/default/files/etudes/pdf/documents/impression-3d-etude-1509.pdf

[2] Aniwaa - LES TECHNOLOGIES DE SCAN 3D ET LE PROCESSUS DE SCAN, article des menbre de l’association d’impression 3D, publié le 09 décembre 2016. Disponible sur : http://www.aniwaa.fr/les-technologies-de-scan-3d-et-le-processus-de-scan-3d/

[3] Numerisation 3D - SCANNER 3D À LUMIERE STRUCTUREE, article des menbre de l’association d’impression 3D, publié en 2011. Disponible sur : http://www.numerisation-3d.info/scanner-3d-a-lumiere-structuree.html

[4] Systèmes de CFAO, Études en CFAO CAO mécanique, Éléments de CAO, volume 1, Matériels et logiciels de base, CAO méca-nique, Systèmes de CFAO : conception et fabrication assistées par ordinateur : - Introduction dans l’entreprise, Méthode de réalisation, La CFAO - Introduction, techniques et mises en œuvre, 3e édition revue et corrigée, La CFAO, d’Yvon Gardan, Livres, édition Hermes, (modèles CSG, B-REP, modeleur paramétrique ou variationnel, etc.).

[5] histoire du logiciel CAD, 1960s - CAD software - history of CAD CAM - publié en 2004 - Disponible sur : http://www.cadazz.com/cad-software-history.htm

[6] L’utilisation des spline sur un ordinateur , par richard H Bartels et John C Beatt, publié en 1985, 320p, Disponible sur : https://cs.uwaterloo.ca/research/tr/1983/CS-83-09.pdf

[7] ICAB, Bien choisir CAO Disponoble sur : http://www.icab.fr/new_art1.htm

[8] VRML & X3D, Site réaliser par Ana Maria Faighe, le 03 février 2012. Disponible sur : http://igm.univ-mlv.fr/~dr/XPOSE2011/VRML/

[9] VRML & X3D, Modélisation géométrique par Marc Danniel, publié en septembre 2009, disponible sur : http://www.lsis.org/master/ancien_site/documents/Supports%20de%20cours_117.pdf

[10] FORM2FAB - fusion 360 modeliseur surfacique et volumique, disponible sur :http://www.form2fab.com/?portfolio=modelisa-tion-boitier-electronique

[11] ECP - Les modéliseurs géométrique, Pascale Le Gall Laboratoire MAS, Ecole Centrale Paris disponible sur :http://www.ecp.fr/files/content/sites/mas/files/PhD/PhDSubjectLeGall_2.pdf

[12] 3D NATIVES - MATERIAUX IMPRESSION 3D, Auteur : Susana SANCHEZ 30 septembre 2013, disponible sur :http://www.3dnatives.com/materiaux-impression-3d-abs-pla-polyamides-alumide/

[13] TAPHAEL ISDANT - MAYA LOGICIEL POLYGONALES disponible sur :http://raphael.isdant.free.fr/maya/modelisation_polygonale.pdfTechno polyjet

[14] CADVISION - Imprimante Stratasys gamme Objet - Disponible sur : http://www.cadvision.fr/imprimantes-3d-professionnelles/stra-tasys/objet/

[15] STRATASYS - Imprimante Stratasys J750 - Disponible sur : http://www.stratasys.com/3d-printers/production-series/stratasys-j750

[16] 3Davenir, technologie color jet, disponible sur : http://www.3davenir.fr/imprimante-3d-avenir/impression-3d/colorjet-printing-cjp/

[17] 3Davenir, technologie color jet, disponible sur : http://www.3davenir.fr/imprimante-3d-avenir/3d-systems/imprimante-3d-profes-sionnelle/projet-x60/ -> Gamme ProJet X60

[18] 3D Natives, technologie color jet, disponible sur : http://www.3dnatives.com/3D-compare/imprimante/projet-4500 -> ProJet 4500

[19] Atlantic 3D, Imprimeur 3D, disponible sur : http://www.atlantic-3d.fr/

[20] Maquettes74, Imprimeur 3D, disponible sur :http://www.maquette74.com/

[21] OSSOLA 3DF, Imprimeur 3D, disponible sur : http://ossola3df.blogspot.fr

[22] ZEDAX, Imprimeur 3D, disponible sur :http://zedax.ch/index.php/fr/18-vente-des-imprimantes-3d/78-objet500-connex3.html -> Objet 500 connex 3

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