L’impression 3D couleur, on vous explique tout !

Est-il possible d’imprimer un objet en couleur ? Quelles sont les imprimantes 3D adaptées ? Combien de coloris sont disponibles ? Voici des questions régulièrement abordées lorsque que l’on commence à s’intéresser à la fabrication additive et que l’on souhaite obtenir des impressions fidèles à la réalité.

Pour beaucoup, l’impression 3D se limite souvent à un matériau d’un coloris unique. C’est pourquoi bon nombre de fabricants ont lancés des procédés pour remédier à cette limitation comme Zcorp, Mcor Technologies ou encore Objet. Ci-dessous, une présentation des technologies d’impression 3D qui permettent d’obtenir des pièces polychromes :

Dépôt de matière fondue

Cette méthode, plus connue sous le nom de FDM dans les pays anglo-saxons, vise à déposer un filament plastique fondu couche par couche sur un plateau. Probablement la méthode d’impression 3D la plus connue et la plus accessible, elle fut développée par le créateur de Stratasys, S.Scott Crump, en 1990.

L’un des inconvénients du FDM est l’incapacité de mélanger simultanément plusieurs coloris lors de la fabrication. Une première option afin d’obtenir un modèle coloré est de mettre en pause l’impression en cours afin de changer de filament et ensuite de la relancer. Une autre option consiste à utiliser une imprimante 3D équipée de plusieurs extrudeurs, toutefois le nombre de coloris se limitera au nombre de têtes d’impression.

Un autre désavantage de cette technologie provient de la qualité d’impression. La plupart des imprimantes de ce type disponibles sur le marché offrent une épaisseur de couche minimale de 100 microns. Cela signifie que des retouches post-impression sont nécessaires afin de peaufiner la qualité de l’objet. Cependant, les imprimantes 3D FDM demeurent l’option la plus abordable pour imprimer en couleur avec des modèles dès 300€.

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Fact : Il y a quelques mois, la société canadienne RoVa4D dévoilait une imprimante pouvant mélanger simultanément cinq filaments de couleur différente pendant l’impression. Les filaments utilisés étaient le cyan, le magenta, le jaune, le noir, et le blanc, capables d’être mélangés entre eux pour produire une large palette de couleurs. 

L’impression 3D 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.

D’un point de vue fonctionnel, 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 répandu 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.

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Fact : Fin 2013, 3D Systems dévoilait une nouvelle génération d’imprimantes 3D full-color avec la ProJet 4500 pour un prix d’environ 70,000 dollars. Bien que la production de cette machine a depuis été arrêtée, la 4500 offrait la particularité d’utiliser une poudre plastique au lieu du gypse. Aussi, de nouvelles entreprises se sont mises sur le créneau du liage de poudre, comme 3Dpandora ou Addwii, qui souhaitent rendre l’impression 3D full-color accessible à tous.

L’impression 3D par jet de matière

La 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 technique est celle qui ressemble peut-être le plus à votre imprimante à jet d’encre.

Le procédé repose sur la solidification instantanée de milliers de gouttelettes de photo-polymères à l’aide d’une lumière UV. Les fines gouttelettes sont projetées dans la forme désirée et durcies au contact de la lumière. Une fois les différentes couches de l’objet achevées, une étape de nettoyage est nécessaire afin de retirer le surplus de matériau. Le fait de recourir à un procédé de photo-polymérisation rend également l’objet imprimé sensible à la lumière ou à la chaleur s’il venait à être exposé trop longtemps.

La force du PolyJet repose sur la possibilité de mélanger différents coloris et matériaux au sein d’un même modèle. On pourra ainsi obtenir un tournevis équipé d’un manche souple et d’une tête très solide. D’autres matériaux innovants, résistants à la chaleur, solubles, flexibles, conductibles sont également disponibles.

Fact : Il y a quelques mois, Stratasys officialisait l’imprimante 3D J750 reposant sur la technologie PolyJet. Selon le fabricant, cette nouvelle machine serait capable d’imprimer en 360 000 tonalités de couleurs différentes avec une large palette de matériaux. Cette imprimante présente également la possibilité d’imprimer des objets aussi bien transparents qu’opaques.

Laminage par dépôt sélectif

Une des technologies permettant d’imprimer en 3D et en couleur est un procédé appelé Selective Deposition Lamination (ou aussi Laminated Object Manufacturing), que l’on pourrait traduire en français par Laminage par dépôt sélectif. Cette technique est au cœur même des machines du fabricant irlandais Mcor Technologies.

C’est un procédé hybride qui présente la particularité de combiner fabrication additive et fabrication soustractive au sein de la même machine. Elle est également la seule à permettre de fabriquer des objets à base de papier.

Les imprimantes 3D de chez Mcor Technologies fonctionnent de la manière suivante : 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.

Fact : En Janvier dernier, Mcor dévoilait un nouveau modèle d’imprimante 3D SDL baptisé ARKe. Cette imprimante 3D full-color est bien plus abordable que ses homologues pour un prix de 8995€ et peut imprimer pour une taille maximale de 240 x 205 x 125 mm.

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