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INSTITUTION SAINTE-MARIE L’imprimante 3D une innovation majeure pour le XXIème siècle ? Anorga Baptiste Biraud Guillaume Reignier Victor Travaux personnels encadrés En quoi l’imprimante majeure pour le XXIe Plan orqo L’histoire de l’imprimerie au fil des siècles A. De Gutenberg B. à nos Jours scientifique à avoir inventé l’impression 3D revient au professeur Emmanuel Sachs, en 1994, au Massachusetts Institute of Technology, à Boston. Il utilise un principe fondé sur l’impression additive, couche par couche. Définition .

L’impression 3D est la création d’objets en trois dimensions réalisée ? ‘aide d’une imprimante 3D, d’un fichier numérique, et de certains matériaux (métal, plastique, céramique, résine). Aujourd’hui, il existe différentes techniques pour imprimer un objet en 3D : soit en achetant une imprimante 3D grand public pour un prix compris entre 350€ (Pour Pinstant peu fiable et 2500€ (le haut de gamme actuel) soit en faisant appel ? des sep. ‘ices d’impression 3D, qui livrent à domicile les produits i mprimés. En quoi l’imprimante 3D est elle une innovation majeure pour le XXI ème siècle ?

En premier lieu il conviendra d’étudier rhistoire de l’imprimerie au fil des siècles, uis la technologie de l’imprimante trois dimensions et enfin les utilisations multiples de cette innovation. L histoire de l’imprimerie au fil des siècles De Gutenbere… 0 Schoffër, son ouvrier typographe, première œuvre d’une longue lignée. L’imprimerie n’a pas été inventée par Gutenberg, comme certains le pensent, mais en Orient par les Chinois puis les Mongols, qui pratiquaient la xylographie. On reproduisait un matif en le gravant sur du bois et en l’appliquant contre un support, type papier, parchemin ou tissu.

C’est à partir de cette technique que l’on peut parler d’impri erie. Cependant, Gutenberg ne connaissait pas ces techniques orientales et créa le principe de la presse à bras ,des caractères encrés sont pressés contre du papier à la force des bras. Il faut ainsi trois éléments • Des caractères mobiles : ce sont des lettres gravées puis moulée s, faciles à recréer et ? taille universelle, fabriquées par un alliage de plomb et d’antimoine. On les trempe dans l’encre pour les appliquer ensuite contre le papier. De l’encre : elle ne doit être ni trop fluide, ni trop épaisse pour permettre de ne pas trop baver à côté.

Elle est faite à partir d’huile de lin et de suie de reslneux. La presse : elle permet grâce à une plaque de platine d’étaler les caractères PAGF 0 véritable « bestseller » en son temps. En vingt ans, toute l’Allemagne est conquise par les imprimeurs, et en 1470, le collège de la Sorbonne imprime le premier livre en France grâce à Jean Heynlin et Guillaume Fichet. Le premier livre en français, la Légende dorée de Jacques de Voragine, est quant à lui imprimé à Lyon en 1476 par Barthélemy Buyer En quatre siècles, l’imprimerie nia presque pas changé, tellement l’invention de Gutenberg était parfaite.

Au XIXe siècle seulement, des nouvelles techniques sont trouvées . la mecanisation de l’imprimerie permet d’importants progrès au niveau de la puissance et de la rapidité. Vers 1800, Charles Stanhope crée la première presse exclusivement en métal en gardant le même principe que Gutenberg. Elle constitue la première presse métallique à un coup (contre deux auparavant). La linotype va à son tour révolutionner l’imprimerie : elle permet de composer son texte automatiquement et de fondre la ligne correspondante. Assemblées ensembles, elles forment une plaque normale e caractères.

On passe de 2500 lettres par jour à 6000 par heure. En 1865, c’est au tour de américain, d’améliorer la machine en utilisant non William Bullock, inventeur ier feuille par feuille, 0 ues, et des bobines de papiers très longues, on imprime des pages entières très rapidement. Ce sont surtout les médlas papiers, comme les journaux, les magazines ou encore les livres qui utilisent ce mode 4 d’impression, mécanique et rapide aujourd’hui. L’invention de Gutenberg reste encore et toujours une innovation majeure dans l’histoire de l’humanité, certes modifiée, mais dont le rincipe demeure le même.

Lors de la création de Fordinateur, il était difficile de stocker des données, des programmes, des résultats de calculs, faute de mémoire : le premier ordinateur, Mark selon les définitions actuelles, avait pour mémoire 1024 bits par tube cathodique. Pour donner un ordre d’idée, une photo très haute qualité actuelle prend un espace de 1. 5 Mégaoctets, soit environ 8 000 000 bits. Sachant que les téléphones actuels ont des mémoires de 128 Gigaoctets, soit 1 000 000 000 000 bits. Pour stocker des informations sur ces premiers ordinateurs, on inventa alors ‘imprimante.

Powers en 1914 et Hollerith en 1921 ont chacun leur tour introduit cette nouvelle machine. Au départ créée sur le type d’une machine à écrire, c’estàdire un cylindre tournant et imprimant des caractères sur des feuilles, peu ? peu les imprimantes s’optimisent pour imprimer des lettres, non plus seulement des chiffres. Elle devient une révolution pour le stockage rapide Depuis 1970, l’imprimant PAGF s 0 e un appareil auxiliaire vite et de meilleure qualité : un tambour de quatre couleurs (magenta, cyan, jaune et noir) imprime par couches successives pour en ormer une unique.

En couleur ou en noir et blanc, ses utilisations sont très variées : polycopiés, image s, stockage, confirmations de paiement… Cependant, aujourd’hui, malgré le fait que l’on numérise tout ce qui était imprimé auparavant, les imprimantes sont toujours utilisées : près de 190 000 cartouches sont finies en une journée, soit 2 par seconde en France et 54 cartouches sont utilisées en une seconde dans le monde. En parallèle, une nouvelle façon d’imprimer se développe et commence à envahir également le marché : la 3D. c. Et maintenant la 3D

Le concept « fou » d’imprimante 3D, imaginé par l’écrivain Arthur C. Clarke avec son « ‘Replicator » dans les 1960 était de permettre d’imprimer un objet, quel qu’il soit, aussi facilement que l’on peut imprimer un livre. En 1972, Hergé s’en inspire pour la photocopieuse tridimensionnelle du Professeur Tournesol dans la célèbre bande dessinée « Tintin et le Lac aux requins » Pour passer du projet à la réalité, il fallut attendre presque 40 ans et le célèbre Emmanuel Sachs. Car, même si l’on commence seulement à montrer cette innovation au grand public, il faut souligner urd’hui ?

Même si les imprimantes 3D ont été la cible de beaucoup d’améliorations, au niveau de la résoloution d’impression, ou de la prise en charge par les logiciels de modéllsation, elle devient un sujet d’actualité pour d’autres raisons, dont la société de consommation actuelle. Destinées à Vorigine à certains secteurs industriels, pour produire des prothèses spécifiques à chaque personne, Fimpression 3D commence à intéresser des acteurs de plus en plus nombreux dont notamment le grand public.

Aujourd’hui, ses applications se diversifient et l’impression 3D devient incontournable de l’architecture, ‘enseignement, la médecine, la recherche scientifique, secteurs majeurs de l’industrie mais aussi la bijouterie, le design et l’art. Pour comprendre cette technologie, étudions les matériaux utilisés, et fonctionnement avec un ordinateur. La technologie 3D Le côté software Définition le mot anglais software désigne toutes les com PAGF 7 0 ées à un imprimantes néanmoins, il faut utiliser un programme inclus lors de l’installation de l’imprimante qui traduit dans le langage approprié. our faciliter encore plus, Microsoft a annoncé que pour Windows 8, les fichiers STL eront automatiquement traités et permettront d’être vus non pas en fichier texte par défaut mais à leur juste valeur. Tout récemment, des scanners ont été inventés : ils permettent, selon deux techniques différentes de faire une reconstruction 3D avec le langage STL vers un logiciel standard, puis de l’imprlmer. une première consiste à scanner par contact avec un bras mécanisé, mais le risque d’altération d’objets fragiles est élevé, alors on préférera généralement la deuxième technique, sans contact.

Ces scanners envoient un laser, ou alors prennent des photos : par triangulation, par ilhouette, par temps de vol, par décalage de temps, on recrée alors une image virtuelle de l’objet, utilisable sur les logiciels de modélisations cités précédemment. Ces différentes approches de la technique « sanscontacti’ sont désormais disponibles au grand public, grâce ? MakerBot qui est une des premières marques à commercialiser u n scanner.

Les diverses technologies L’usinage et la fonderie des formes simples, pas de gâchis, puisque la quantité exacte de matière est coulée dans un moule de la forme que l’on veut donner à l’objet. Mais le démoulage implique d’autres ontraintes : la forme doit rester suffisamment simple. Or la 3D s’en affranchit, un modèle dessiné sur l’ordinateur est envoyé 6 numériquement à l’imprimante. Celleci superpose les couches de matière, on notera que la méthode de création peut être différente mais au final le résultat est le même, qul constituent l’objet, de la base au sommet.

La quantité exacte de matière est utilisée, pas de gaspillage et la forme est aussi originale que voulue. 2. SLA (Stéréolithographie) Un plateau est plongé dans la résine avec un élévateur, pour que la surface du plateau e trouve à une couche d’épaisseur endessous de la surface de la résine. Puis un rayon laser trace les contours et comble de manière transversale une coupe du modèle en 2D. Au contact du laser, la résine est solidifiée.

Après la solidification, le platea u descend de l’épaisseur d’une couche, la résine couvre la couche solidifiée et la couche suivante est construite. Le procédé est répété ainsi de suite jusqu’à la finalisation du modèle. LJne fois le processus terminé le lateau remonte au dessus du récipient de r est photosensible c’est à dire que lorsqu’il st attaqué par des flashs de lumière ultraviolets, une fine pellicule de plastique se forme à la surface.

Chaque exposltion aux rayons augmente l’épaisseur de la pellicule, jusqu’à créer un volume 3D. Il y a peu de temps cette technologie, inventée par 3D Systems, a été popularisée par un projet qui offre une solution personnelle à 3000€. FDM (Fuse Deposition Modeling) Cette technique est une des plus utilisée par les imprimantes 3D personnelles. Le matériau (sous forme de bobine de fil) est chauffé à haute temprérature et poussé à l’intérieur d’une buse d’extrusion se déplaçant ur plusieurs axes (: jusqu’à 3).

Le plastique en fusion est déposé sur un plateau (chauffant ou pas selon le matériau). Le matériau déposé se colle ? l’ancienne couche afin de créer un volume tridimensionnel. (Ex: Cube, Rapman, Reprap, Plus, Makerbot Replicator, Ultima ker, Mojo,etc) 4. SLS (Selective Laser Sintering) Cette technique est utilisée dans les industries majoritairement. L’imprimante renferme une grande quantité de granulat sous forme de poudre, souvent une base de poudre de nylon blanche. un laser uissant fait réagir et solidifier les e elles. Lorsque le