Qu’est-ce que l’impression 3D ? À quoi ça sert ?

Publié le 01 Juillet 2022

L’impression 3D est une technologie qui nécessite l’utilisation d’imprimantes laser spécifique. Appelée aussi fabrication additive, l’impression 3D consiste brièvement à créer un objet à partir d’un fichier 3D (conçu avec un logiciel de modélisation) par superposition de couches de matière qui se solidifient rapidement. Elle peut être utilisée dans de nombreux secteurs, dont le secteur du BTP. Son utilisation offre de nombreux avantages pour les professionnels du bâtiment comme les architectes, les géomètres, etc. Mais qu’est-ce que l’on entend plus exactement par impression 3D et à quoi ça sert ? Quelques éléments de réponses dans la suite de l’article.

Impression 3D : c’est quoi ?

Une impression 3D est une technique permettant de fabriquer couche par couche de petits et gros objets, à partir d’un fichier 3D. Ce procédé permet de transformer littéralement une maquette numérique d’un objet en version physique. L’impression 3D est particulièrement utile pour concevoir des objets usuels, des pièces détachées, un prototypage, des objets expérimentaux, etc. L’impression 3D nécessite l’utilisation d’une imprimante laser spécifique permettant d’ajouter des matériaux couche par couche pour construire un objet. Les concepteurs transmettent à l’imprimante un fichier numérique conçu avec un logiciel de CAO. 

Cette imprimante laser multifonction va par la suite fabriquer un objet 3D solide. Les matériaux les plus utilisés pour ce type d’impression sont souvent le plastic, la résine, le métal, la céramique, le mesh, etc. Le gabarit et le type d’imprimante utilisé varient d’un constructeur à un autre. Nous avons d’une part les imprimantes cartésiennes qui créent les composants d’un projet de construction un par un et qui seront assemblés plus tard. D’autre part, nous avons les imprimantes 3D attachées à un bras de mesure qui permet d’imprimer directement sur place les différentes parties de la structure. Ce type d’imprimantes peut être déplacé sur n’importe quel chantier. 

Impression 3D : les préalables

Il existe plusieurs façons d’imprimer un objet en trois dimensions. Le choix de la technologie à utiliser dépendra essentiellement de la nature de votre projet et du type de matière première utilisée. Toutefois, avant de procéder à l’impression proprement dite, il faudra avant tout modéliser l’objet à imprimer sur un logiciel de CAO. S’il s’agit de faire la réplique d’une infrastructure existante, il faudra utiliser des scanners pour prendre ses relevés de mesures topographiques avec exactitude (au millimètre près).

Relevé de mesures avec un scanner

Un scanner professionnel peut utiliser différentes technologies comme la photogrammétrie et la lasergrammétrie. Il intègre en principe un ou plusieurs capteurs Lidar. Chaque capteur émet un faisceau laser qui effectue un balayage des environnements dans toutes les directions pour effectuer une capture en trois dimensions. Le scanner 3D pro utilisé peut être statique (repose sur un trépied) ou dynamique (mobile). Fonctionnant comme un télémètre classique, le scanner 3D statique permet d’obtenir un nuage de points d’une densité importante sur une longue portée.

Capable de numériser une infrastructure tout en se déplaçant, le laser scanner portatif permet de réaliser une numérisation de grande précision d’une zone encombrée ou difficile d’accès. Le scan 3D peut aussi être réalisé via l’utilisation de drones. Pour cela, il suffit de remplacer la caméra sur le drone par des capteurs Lidar. Le scan avec le scanner laser 3D va permettre l’acquisition de données, dont des nuages de points qui peuvent être en couleur ou en noir et blanc. Ces derniers vont servir de base dans la réalisation de la maquette numérique.

Traitement des données

Les données acquises lors du scan laser sont généralement des nuages de points bruts. Pour être exploitable, il faut procéder à l’assemblage des points. Pour cela, il faudrait réaliser un nettoyage et un recalage de chaque nuage de points. On obtient ainsi des données qui peuvent être exploitées directement par un logiciel de conception 3D ou un logiciel de modélisation comme Archicad, Autodesk Revit, Autocad, etc. On obtient ainsi une maquette tridimensionnelle de haute définition. 

À ce stade, il est possible de faire une visite virtuelle au sein de la maquette. Comme cité plus haut, le processus d’impression 3D consiste à superposer des couches de matériaux pour fabriquer un objet. Grâce à la maquette numérique, l’imprimante 3D aura accès aux différentes coordonnées de l’objet à imprimer. Les coordonnées tridimensionnelles de l’objet sont nécessaires pour guider les mouvements horizontal et vertical de l’imprimante.

Impression 3D : comment ça fonctionne ?

Avant de pouvoir imprimer un objet sur une imprimante 3D, il faudrait avant tout disposer d’un fichier numérique qui servira de base pour l’impression. Toutefois, pour être exploitable, ce modèle numérique devra être maillé. Pour ce faire, il suffit de l’exporter en fichier STL. Cela va permettre de réaliser une triangulation de l’objet à imprimer. Autrement dit, on aura une représentation sous forme d’une succession de triangles. Plus votre représentation numérique sera détaillée, plus il y aura de triangles pour la représenter.

L’imprimante 3D pourra lire directement votre fichier STL et procéder à l’impression complète de votre objet. Mais avant d’imprimer l’objet, il faudra d’abord introduire dans l’extrudeuse (tête d’impression) un matériau. Il est possible d’utiliser différents matériaux de couleurs variées. Une fois reliée à votre ordinateur, l’imprimante va construire couche par couche l’objet à imprimer. La durée de l’impression peut varier en fonction du type d’imprimante utilisé, de la grandeur de l’objet à fabriquer et du type de matériau utilisé.

À quoi sert l’impression 3D et quels sont les bénéfices à l’utiliser ?

Comme cité plus haut, l’impression 3D peut être utilisée dans de nombreux secteurs. Cet outil qui utilise la technologie laser peut être utile aussi bien pour le prototypage d’un appareil que pour la production dans diverses industries comme la médecine, l’ingénierie mécanique, le BTP, etc. L’impression 3D peut par exemple être utilisée dans la reconstruction d’une infrastructure existante. Son utilisation est recommandée pour fabriquer un objet géométrique compact. Elle permet de concevoir des objets géométriques complexes. 

Dans le secteur de la construction, l’utilisation d’une imprimante 3D permet d’optimiser l’utilisation des matières premières tout en accélérant l’exécution du chantier. Cet outil de haute précision est également utile pour réaliser des ponts, des outillages, de nouveaux matériaux de construction, un pipeline, une déviation, etc. Simple d’utilisation, l’impression 3D est utile au géomètre pour réaliser une infrastructure aux géométries complexes. 

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