En tant que concepteurs de produits, les clients viennent constamment nous voir pour nous inciter à réaliser des impressions 3D. Tout le monde est fou d’eux. Et c’est compréhensible, c’est comme la magie de Star Trek – pour pouvoir saisir des données dans le réplicateur, appuyez sur go, et voilà ! Des formes magiques apparaîtront !
Chez SurfaceID, nous avons compris, grâce à de nombreuses années d’expérience laborieuse, que l’impression 3D n’est pas la pilule magique pour tout… Bien sûr, il y a parfois des avantages ; à savoir la vitesse. Mais il y a aussi des inconvénients inattendus ; à savoir la force.
Mais même si la force peut être un problème, l’industrie de l’impression 3D présente d’énormes avantages. Ce qui suit est notre discussion et présentation de notre perspective d’impression 3D, et le processus comparablement utile de CNC.
Alors que les résultats finaux peuvent parfois sembler similaires, l’usinage CNC et l’impression 3D fonctionnent de manière opposée. La première méthode de fabrication utilise un cutter pour soustraire des pièces d’un bloc solide de n’importe quel matériau, tandis que la seconde utilise une imprimante pour ajouter de fines couches de matériau imprimable les unes sur les autres.
Nous voulons tirer le meilleur parti de chacun de ces deux processus, car nous savons que l’usinage CNC et l’impression 3D ont des applications et des limites très distinctes.
Rapidité et simplicité
L’un des plus grands avantages de l’impression 3D est la simplicité de l’ensemble du processus lorsque vous devez produire une seule pièce. Il construit à partir de zéro de manière linéaire de bas en haut, sans supervision nécessaire. En raison du fonctionnement de la superposition, une imprimante 3D ne se soucie pas beaucoup de la complexité structurelle du modèle 3D. Bien qu’un soutien temporaire soit parfois nécessaire, ce qui peut entraîner des cicatrices (imperfections esthétiques) et un gaspillage de matériel.
Par exemple, imaginez que la lettre H soit imprimée verticalement. La partie médiane est trop grande et à un angle trop aigu par rapport à ses deux colonnes de support, vous ne pouvez donc pas faire de pontage naturel – le produit final ressemblerait au H qui fond au milieu car lors de l’impression, le matériau est très soft… Au lieu de cela, l’imprimante 3D peut ajouter un support temporaire sous le pont. Le matériau de support est ensuite découpé une fois le travail d’impression terminé. Il est important d’essayer d’avoir le moins de matériau de support car il laissera une marque une fois retiré.
En revanche, la lettre X peut être imprimée verticalement sans aucun support car les angles donnent une tolérance suffisante pour que la structure tienne fermement pendant tout le processus. L’impression suivante est autoportante :
En petits volumes, les pièces imprimées en 3D peuvent être livrées en une journée et à très faible coût.
Méfiez-vous cependant des impressions 3D rapides et peu coûteuses. Ils sont généralement fabriqués à partir de matériaux moins chers et plus fragiles et sur des imprimantes à faible résolution. Les pièces se cassent souvent facilement et ne sont bonnes que pour un contrôle visuel.
L’usinage CNC prend beaucoup plus de temps et de compétences à mettre en place. Selon la machine CNC et la géométrie de votre modèle, il peut être nécessaire qu’un superviseur fasse tourner la pièce (parfois plus d’une fois), change la tête de la perceuse pour les détails ou ajuste la vitesse des moteurs.
La CNC enlèvera autant de matière de l’ébauche qu’il en faut pour créer un espace vide, de sorte que les déchets sont considérables. Le boîtier CNC peut devenir désordonné et ce n’est généralement pas le type de matériel que vous trouverez en dehors d’une salle de fabrication dédiée.
L’équipement CNC peut inclure un tour ou une table mobile avec jusqu’à 5 axes. Lorsqu’il est correctement rationalisé pour une plus grande échelle de production (10 à 100 pièces), l’usinage CNC est généralement beaucoup plus rapide que l’impression 3D.
Force et précision
La CNC peut usiner presque n’importe quoi à partir d’une ébauche. Acier inoxydable, aluminium, bois, mousse, glace, etc. La précision CNC peut également aller au-delà de ce que l’œil peut voir. Si vous avez besoin de deux parties de n’importe quel matériau pour s’emboîter avec une marge d’erreur nulle, c’est la voie à suivre. Par exemple, l’usinage CNC peut être utilisé pour créer des cylindres et leurs pistons correspondants, adaptés à la conduite d’une voiture sur la route.
La nature des matériaux d’impression 3D rend le produit rugueux sur les bords et la pièce finalisée inadaptée à de nombreuses conditions. Les impressions 3D ne résistent pas aux frottements, aux chocs ou à la chaleur. Alors n’imprimez pas et ne conduisez pas.
Les imprimantes 3D brillent lorsqu’il s’agit de pièces creuses décoratives ou de mailles. Au cours des dernières années, il a ouvert la voie à la création de designs très complexes et innovants. Voir ci-dessous quelques pièces prothétiques visuellement attrayantes.
Une sphère creuse est strictement impossible en CNC à moins que vous ne colliez deux moitiés séparées ensemble. L’impression 3D, c’est comme coller une tranche de plastique sur une autre, encore et encore… C’est pourquoi la superposition est souvent évidente de près avec l’effet d’escalier apparaissant sur les surfaces extérieures.
Conclusion
En 2018, l’impression 3D a de la place pour de nombreuses améliorations, et elles semblent arriver. Les imprimantes 3D récentes ont commencé à utiliser des matériaux écologiques comme les coraux ou les déchets plastiques recyclés. L’impression 3D métal est également une chose dont vous avez peut-être entendu parler. Les imprimantes 3D les plus courantes disponibles sont à basse résolution et les pièces produites ne trouveront pas une utilisation à long terme. Les imprimantes 3D très chères (80 000 $ et plus) fabriquent des pièces solides et précises qui peuvent rivaliser avec la qualité CNC, mais pas le prix. Si vous êtes prêt à payer beaucoup d’argent pour des impressions 3D très chères, vous pouvez obtenir des pièces de haute qualité.
Pour les activités de conception industrielle et d’ingénierie mécanique de SurfaceID, la qualité et la durabilité de l’usinage CNC sont encore loin de ce qu’une impression 3D à un prix raisonnable peut nous apporter, à nous et à nos clients. Mais nous utilisons régulièrement l’impression 3D pour un contrôle visuel rapide, des tests d’ajustement et des réparations non durables, et le choix est toujours le bienvenu si c’est ce que vous voulez vraiment. 😉