Tout savoir sur la transparence en impression 3D
La transparence est une propriété qui n’est pas seulement esthétique dans la production de pièces, mais qui est également nécessaire dans certains cas. L’impression 3D et sa flexibilité en termes de conception, de matériaux et de processus permettent de créer des pièces avec un effet de transparence. Cependant, cette tâche peut s’avérer difficile car le principe même de la technologie, à savoir la superposition de couches, crée des espaces à travers lesquels la lumière ne peut pas passer et l’on obtient alors des pièces à l’effet translucide. Le verre est le matériau par excellence pour créer des pièces transparentes, et il est en train de devenir une solution viable pour l’impression 3D. Cependant, il existe certains plastiques qui permettent d’obtenir un effet transparent. On se concentrera sur ce dernier matériau.
Avant d’entrer dans le vif du sujet, il est important de faire la distinction entre un effet transparent et un effet translucide. Les pièces transparentes laissent passer plus de lumière sans distorsion visible, ce qui permet de voir parfaitement à travers les pièces. Les pièces translucides laissent passer la lumière mais de manière diffuse, c’est-à-dire que nous pouvons identifier les formes mais l’image que nous voyons à travers les pièces n’est pas tout à fait claire. Pour obtenir différents degrés de clarté grâce à l’impression 3D, nous allons analyser deux technologies compatibles avec les matériaux plastiques transparents, les facteurs à prendre en compte avec chaque technologie et les applications associées.
Technologies permettant de créer de la transparence
Les procédés à base de résine
Lorsque l’on pense à l’impression 3D transparente, la première chose qui vient à l’esprit est le recours à des procédés utilisant des résines. La photopolymérisation en cuve (SLA, DLP) fait partie des technologies idéales pour obtenir des pièces d’une grande transparence et d’une grande qualité, car les surfaces obtenues sont lisses et laissent passer plus de lumière. Il existe sur le marché différentes résines transparentes dont les propriétés s’adaptent aux différentes applications d’optique claire. Par exemple, Formlabs Clear Resin pour les imprimantes SLA est une résine qui permet d’obtenir des pièces proches de la transparence du verre, avec des détails fins et sans avoir besoin d’un long post-traitement.
En plus de ces procédés basés sur l’utilisation d’une source de chaleur et d’une cuve, on peut ajouter le jet de matière, ou material jetting en anglais. La technologie permet notamment d’utiliser plusieurs résines en même temps et de combiner des matériaux différents. On peut ainsi charger des résines transparentes dans la machine et obtenir plusieurs niveaux de transparence sur une même pièce. De plus, le jet de matière offre une excellente résolution et une surface très lisse ce qui viendra augmenter les qualités esthétiques des pièces.
L’impression 3D transparente est utile pour l’étude de la microfluidique (crédits photo : Formlabs)
Il existe toutefois un inconvénient courant des pièces en résine à savoir leur tendance à jaunir avec le temps ou à perdre de leur clarté après le rinçage et le séchage. Pour éviter cela, il est souvent nécessaire d’appliquer un revêtement, de polir et de poncer les pièces pour rendre la surface aussi lisse que possible. En général, la combinaison de ces techniques permet d’augmenter la transparence et la brillance.
Extrusion de matériau
Par rapport au procédé résine, le dépôt de matière fondue (FDM/FFF) est une technologie plus abordable et plus largement disponible, mais la transparence obtenue est plus faible. En effet, le dépôt de matière en couches successives diffuse la lumière. Dans ce cas, les pièces obtenues sont plutôt translucides et opaques. Les matériaux qui se distinguent pour l’impression 3D transparente avec les imprimantes FDM sont le PLA, le polycarbonate et le PETG. Parmi ces matériaux, le PETG est le plus adapté à l’impression 3D transparente car sa structure moléculaire permet une bonne transmission de la lumière.
Pour imprimer des pièces avec un effet transparent avec les technologies FDM, il y a quelques paramètres clés à prendre en compte. Tout d’abord, en réduisant la hauteur de la couche de 0,1 à 0,2, il est possible de minimiser les lignes visibles, ce qui permet d’obtenir une surface plus lisse et plus uniforme qui peut être poncée pour obtenir un effet transparent. Il est également important de maintenir un flux continu de matériau pour éviter les bulles et les imperfections et d’imprimer à une vitesse plus lente. Un dernier aspect à considérer est le remplissage des pièces. En optant pour une structure de remplissage minimale, voire nulle, on permet à la lumière de mieux traverser les pièces et d’obtenir une finition plus transparente. Toutefois, comme indiqué plus haut, la principale limite du FDM dans l’impression de pièces transparentes est la difficulté d’éliminer complètement les lignes de couche, même après un post-traitement approfondi, tel que le ponçage et l’application d’un revêtement.
Pièces transparentes imprimées en 3D avec du PETG (crédits photo : CNCKitchen)
Applications de l’impression 3D transparente
Les pièces imprimées en 3D transparentes ou translucides sont appréciées non seulement pour leur esthétique mais aussi pour leur fonctionnalité. L’une des utilisations les plus innovantes est le développement de prototypes permettant d’observer le fonctionnement interne de mécanismes, en rendant visible l’interaction entre des pièces mobiles ou des fluides. Cette propriété est également particulièrement utile dans les dispositifs microfluidiques et dans la conception de systèmes optiques. Par exemple, les boîtiers de lampes LED et les guides de lumière, où la transparence facilite le contrôle du passage de la lumière. L’utilisation la plus courante de l’impression 3D transparente concerne les objets décoratifs. En effet, l’impression 3D de pièces translucides ou transparentes permet aux concepteurs de créer des pièces uniques avec des finitions ou des effets semblables à ceux du verre.
Appareil photo doté d’un objectif imprimé en 3D (crédits photo : Formlabs)
La transparence en impression 3D est également très recherchée dans le secteur médical, notamment pour fabriquer des modèles chirurgicaux les plus réalistes possibles. En effet, les professionnels de santé peuvent ainsi se rendre compte de l’anatomie exacte du patient et voir tous les vaisseaux sanguins à l’intérieur d’un organe par exemple. Ils visualisent mieux les éventuels risques pendant une opération et sont mieux préparés. C’est également une façon de rassurer le patient : en lui montrant un modèle anatomique transparent, il peut mieux se rendre compte des dynamiques intérieures de son corps.
L’impression 3D transparente offre donc des possibilités intéressantes pour la conception et la fabrication de pièces d’une grande clarté optique. Le choix de la technologie et du matériau dépend du projet en question. En plus de ces facteurs, l’utilisation de paramètres spécifiques et de techniques de post-traitement déterminera en grande partie l’effet de transparence.
Que pensez-vous de l’impression 3D transparente ? L’avez-vous déjà testée ? N’hésitez pas à partager votre avis dans les commentaires de l’article. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou LinkedIn !
