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Impression 3D ou usinage CNC : quelle méthode de prototypage choisir?

Publié le 17 avril 2018 par Mélanie R.
impression 3D ou usinage CNC

L’impression 3D est une technologie qui évolue rapidement et qui possède de nombreux avantages comparé aux méthodes de fabrication traditionnelles. Cependant, il y a encore des choses qui doivent être développées et améliorées; on sait que l’impression 3D n’est pas encore adaptée pour la production de masse et connait une vitesse et une accessibilité limitées. Une autre technique de fabrication pour une production faible à moyenne est l’usinage CNC (computer numerical control), une méthode soustractive assez commune pour créer des pièces. Il peut être difficile de choisir entre ces deux techniques de fabrication; c’est pourquoi nous revenons aujourd’hui sur leurs principaux avantages et inconvénients.

Fabrication soustractive VS fabrication additive

La différence entre l’impression 3D et l’usinage CNC réside dans le fait que la première méthode est additive tandis que l’autre est soustractive. L’usinage CNC démarre en effet par un bloc de matériau qui est ensuite découpé pour créer la forme finie. Pour ce faire, des découpeuses et des outils rotatifs sont utilisés pour façonner la pièce. Parmi les avantage de cette méthode, on retrouve une précision dimensionnelle élevée et de nombreux matériaux compatibles, tels que le bois, les métaux et les plastiques.

impression 3D ou usinage cnc

L’impression, ou fabrication additive, implique la création de pièces couche par couche en utilisant des matériaux tels que les filaments plastiques (FDM), les résines (SLA / DLP) ou les poudres métalliques (SLS / DMLS / SLM). En utilisant une source d’énergie telle qu’un laser, les couches de matériaux se solidifient pour former la pièce finie. Les avantages de l’impression 3D incluent notamment sa liberté de forme, ses applications dans de nombreux secteurs, sa précision, sa rapidité et sa capacité à réduire les coûts et le poids des pièces.

Toutefois, on voit de plus en plus de machines qui essaient de combiner ces deux méthodes de fabrication comme la ZMorph 2.0 SX, dotée de deux extrudeurs et vendue comme fraiseuse CNC. Grâce à ses têtes interchangeables, elle a également une fonction d’imprimante 3D. Autres exemples, l’imprimante 3 en 1 de Mooz qui a réussi avec brio sa campagne Kickstarter ou la Snapmaker.

L’impression 3D ou l’usinage CNC : les matériaux

L’impression 3D et l’usinage CNC sont tous deux compatibles avec une large gamme de matériaux y compris les plastiques et les métaux. Toutefois, on remarque que l’impression 3D se concentre davantage sur les plastiques en général, même si on observe une montée en puissance des fabricants d’imprimantes 3D métal comme 3D Systems, Arcam, Desktop Metal ou encore Markforged.

Les plastiques les plus communément utilisés en CNC comprennent l’ABS, le nylon (PA66), le polycarbonate (PC), l’acrylique (PMMA), le polypropylène (PP), le POM et le PEEK. Concernant les métaux, l’aluminium est très utilisé dans l’usinage CNC pour créer des prototypes de haute qualité dans une variété d’industries. L’aluminium est recyclable, a de bonnes qualités protectrices et peut créer plus efficacement des prototypes. Parmi les autres métaux généralement utilisés, on retrouve l’acier inoxydable, les alliages de magnésium, l’alliage de zinc, le titane et le laiton.

impression 3D ou usinage cnc

En impression 3D, les thermoplastiques les plus consommés sont l’ABS, le PLA, le nylon, l’Ultem mais aussi des photopolymères comme les résines calcinables ou biocompatibles. Quelques imprimantes 3D peuvent également imprimer des pièces en céramique ou à partir de matériaux organiques. Concernant les métaux, on retrouve l’aluminium, l’acier inoxydable, le titane ou l’inconel. Certains matériaux ne sont pas compatibles avec la méthode CNC ce qui pourrait rendre très attractive les technologies d’impression 3D mais il est important de considérer le prix de certaines machines qui peuvent dépasser les $100 000.

Facilité d’utilisation

L’impression 3D est plus simple d’utilisation que l’usinage CNC. Une fois le fichier 3D prêt, il suffit de choisir certains paramètres d’impression et la possibilité d’avoir des supports ou non. Puis, une fois que l’impression 3D a été lancée, il n’est pas nécessaire de la surveiller, l’imprimante peut fonctionner seule jusqu’à ce que la pièce soit prête. Les travaux de post-traitement dépendent ensuite de la technologie.

L’usinage CNC quant à lui est un procédé plus laborieux. Il nécessite la présence d’une personne qualifiée qui puisse choisir entre différents outils, vitesses de rotation, la trajectoire de la découpe et tout remplacement du matériau à partir duquel la pièce est créée. Il y a également des techniques de post-traitement qui peuvent être plus longues que d’autres.

impression 3D ou usinage cnc

L’usinage CNC nécessite le contrôle d’une personne qualifiée

Précision, volume et complexité géométrique

Bien qu’il existe plusieurs technologies d’impression 3D, nous avons choisi de comparer l’usinage CNC avec les technologies SLS, le FDM industriel et la fabrication additive métal (DMLS). En termes de résistance, l’usinage CNC est supérieur à tous les processus d’impression 3D, y compris DMLS. Cependant, avec  une épaisseur de couche minimale, cette supériorité n’est pas aussi importante.

Les procédés d’impression par fusion sur lit de poudre, tels que SLS et DMLS, sont limités dans leur volume de fabrication. Même les technologies avec des volumes plus élevés comme le FDM ne peuvent pas rivaliser avec l’usinage CNC en termes de taille maximale des pièces. L’impression 3D est davantage prisée pour la complexité géométrique qu’elle peut offrir. Des technologies comme le Multi Jet Fusion de HP ne nécessitent même pas de supports d’impression.

Impression 3D ou usinage CNC : le coût

Bien qu’en moyenne l’impression 3D soit moins chère, les coûts dépendent du nombre de pièces souhaitées et de la vitesse à laquelle vous en avez besoin. Pour de plus grandes quantités (d’une dizaine à 100), il est probable que l’usinage CNC soit plus approprié. Pour les faibles volumes, l’impression 3D sera idéale et moins coûteuse – idem pour créer des prototypes ou des pièces très rapidement. Il existe toutefois d’autres facteurs qui rendent difficile la comparaison des deux technologies. Ceux-ci comprennent notamment les matériaux utilisés dont le coût varie fortement, mais aussi les réparations et le changement des machines à faire.

impression 3D ou usinage cnc

Le respect de l’environnement

Étant donné que l’usinage CNC implique la découpe de matériau à partir d’un bloc d’origine, il créera forcément des débris qui doivent être nettoyée et jetés, un inconvénient évité lors de l’utilisation de l’impression 3D. C’est une méthode qui vient ajouter de la matière, elle ne va donc pas produire de déchets – à l’exception des éventuels supports d’impression. On a donc beaucoup moins de gaspillage avec l’impression 3D. De plus, beaucoup de projets visent aujourd’hui à réutiliser les déchets du quotidien comme matériau d’impression 3D.

Il n’existe donc pas de technique unique et parfaite pour tous.  Bien que les deux méthodes soient des procédés très performants, la plus appropriée dépendra du matériau, de la complexité géométrique, du volume de fabrication et du budget. Et vous, quelle méthode de fabrication utilisez-vous? Partagez votre opinion dans les commentaires de l’article ou avec les membres du forum 3Dnatives.

Un commentaire

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  1. Smepi dit :

    Impression 3D ou usinage CNC? En effet, vous avez déjà la réponse, cela dépend de certains critères à savoir la complexité, le matériau…Néanmoins, l’impression 3D peut être avantageuse pour sa rapidité

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