Les logiciels d’impression 3D

Les logiciels d'impression 3D

A l’origine de toute pièce imprimée en 3D se trouve un modèle numérique, créé sur un logiciel de modélisation. Il s’agit le plus souvent d’un logiciel de CAO (conception assistée par ordinateur), nombreux sur le marché, auquel s’ajoute également des logiciels d’optimisation ou de simulation des modèles 3D, de préparation des fichiers avant impression ou de gestion des des flux de production liées aux imprimantes 3D. Les logiciels d’impression 3D sont nombreux !

Il faut bien comprendre que de nombreux paramètres rentrent en compte quand on conçoit un modèle 3D – encore plus quand on souhaite l’imprimer en 3D. Il est ainsi important de planifier en amont les géométries, les caractéristiques mécaniques, le poids, les coûts, les supports d’impression, etc. C’est pourquoi il existe de nombreux logiciels, gratuits ou à prendre en main.

Dans ce guide, nous vous proposons de revenir sur les différents types de logiciels que l’on peut retrouver dès lors que l’on s’intéresse à l’impression 3D.

Les logiciels de modélisation

Quand il s’agit de modéliser une pièce, plusieurs options s’offrent à l’utilisateur : modélisation de solides, surfacique ou encore organique. Le choix final du logiciel se fera assez naturellement en fonction du besoin et du rendu qu’on souhaite donner à l’objet imprimé en 3D. Il peut aussi se faire en fonction de la technologie d’impression ou même du matériau souhaité.

Les logiciels de modélisation de solides

Elle regroupe les logiciels de CAO – conception assistée par ordinateur, idéale pour un usage industriel – et les logiciels de modélisation directe. Le choix de votre logiciel sera tout d’abord orienté par votre niveau d’expertise : si vous êtes débutant, restez sur une solution accessible car la modélisation peut rapidement devenir complexe. Ce choix dépendra également des fonctionnalités dont vous avez besoin, généralement décidées par votre secteur d’activité. Enfin, demandez-vous si vous souhaitez un logiciel basé sur le cloud ou non afin de mieux gérer vos données.

La modélisation de solides fait souvent appel à la conception paramétrique qui, comme son nom l’indique, permet de définir un modèle 3D par des paramètres facilement remplaçables : on ne modélise pas en dessinant mais en programmant.

Ce type de solution permettra à son utilisateur de changer la définition d’une pièce, que ce soit sa longueur, son angle, ses coordonnées par rapport à un repère ou encore la distance. Tout commence par un dessin composé de courbes 2D fermées ; l’utilisateur vient lui ajouter un certain nombre de fonctions pour créer une forme 3D.

Cette technique se rapproche beaucoup de la conception générative qui permet de définir des objectifs et des contraintes de conception et d’analyser la performance de chaque paramètre (matériau, poids, force, coût, etc.). Le logiciel explore toutes les permutations possibles d’un design, générant rapidement des alternatives de conception. Il teste et apprend à chaque itération ce qui fonctionne et ce qui ne fonctionne pas.

La conception paramétrique est plus rigide que la modélisation directe et sera principalement employée par des ingénieurs mécaniques et designers industriels. Parmi les logiciels les plus connus intégrant ces fonctions, on retrouve Solidworks, Catia, CREO, Fusion 360 ou encore FreeCAD pour la version gratuite.

Notons que, selon une enquête menée par 3DHubs auprès de 750 professionnels, Solidworks est le logiciel de CAO le plus utilisé, que ce soit par les ingénieurs (50%) ou les designers (49%). Il est suivi par les solutions AutoCAD, Fusion 360 et Rhino qui cible plutôt les designers.

logiciels d'impression 3D
La conception paramétrique avec Solidworks
logiciels d'impression 3D
La conception générative avec Autodesk
logiciel de CAO

Les logiciels de modélisation de surface

Ce type de conception est généralement prisé par les utilisateurs à la recherche d’esthétisme. Comme son nom l’indique, les logiciels de modélisation surfacique viennent définir la surface de l’objet et non son intérieur solide. Ils sont employés dans la plupart des cas dans des secteurs artistiques, notamment sur le marché de l’animation et du compositing en 3D. Les solutions les plus connues sont Catia de Dassault Systèmes, Blender ou encore Rhinoceros. Celui-ci par exemple est un outil particulièrement apprécié par les designers industriels et les architectes.

Les logiciels de modélisation organique

Elle permet de créer des surfaces de formes libres avec des détails très complexes et est généralement utilisée pour concevoir des personnages ou encore des sculptures. Les deux logiciels les plus utilisés sur le marché sont sans aucun doute ZBrush de Pixologic et Mudbox d’Autodesk. Ils sont très réputés dans l’industrie du cinéma, ou encore chez les créateurs de bijoux.

 Une fois le modèle 3D créé sur un logiciel de modélisation, la prochaine étape consiste à s’assurer qu’il est bien imprimable en 3D. De nombreuses solutions existent pour optimiser ou même simuler l’impression de la pièce permettant alors de réduire les risques d’erreurs d’impressions.

logiciels d'impression 3D
Le logiciel Zbrush est l'un des plus connus
La solution Mudbox
Les logiciels de modélisation organique permettent de réaliser des pièces très détaillées

Les logiciels de simulation et d'optimisation

On ne peut pas passer à côté des logiciels d’optimisation topologique quand on parle de modélisation et de simulation. Ces outils permettent de définir la meilleure répartition de matière dans un volume donné soumis à des contraintes. En d’autres termes, elle vient supprimer la matière d’une pièce lorsqu’elle n’est pas nécessaire à son bon fonctionnement. L’optimisation topologique permet donc de respecter des contraintes de charge et de résistance, tout en allégeant considérablement le résultat final. Ces logiciels d’optimisation offrent donc des géométries plus complexes, des gains de poids et donc une hausse des performances dans des industries comme l’automobile ou l’aéronautique. Parmi les solutions existantes, on peut évoquer solidThinking Inspire, Ansys ou encore Crea Simulate.

Les logiciels de simulation permettent eux de prédire numériquement les résultats d’un processus d’impression 3D. Ils offriront un temps précieux à l’utilisateur puisqu’ils détectent un quelques minutes les éventuelles erreurs d’impression, permettant par la même occasion de réduire les coûts liés aux déchets d’impression. L’utilisateur peut simuler un certain nombre de paramètres : la distorsion, la température ou encore le post-traitement. Il permet aussi évaluer la nécessité de recourir à des supports d’impression et identifier les zones critiques où il pourrait y avoir des déformations.

Les paramètres à simuler dépendent de la technologie d’impression utilisée. Par exemple, pour le dépôt de matière fondue, on viendra surtout évaluer les risques de warping – la simulation permettra dans ces cas-là de voir si la pièce a besoin d’être redessinée ou s’il faut augmenter l’adhésion au plateau.

Si on a opté pour le frittage de poudre, on pourra être confronté à la création de zones plus ou moins chaudes, entrainant alors une déformation de la pièce ou un mauvais état de surface. En simulant ces zones thermiques, on peut alors éviter ces erreurs.

Les logiciels d'optimisation topologique répartissent la matière
Siemens propose des solutions de simulation
Le logiciel de EOS permet de visualiser les zones thermiques

Les slicers et les logiciels pour réparer son fichier STL

Les slicers

C’est le must-have dès lors que l’on veut imprimer en 3D : le slicer, ou logiciel de tranchage, vient découper le modèle 3D en fines couches qui correspondent aux différentes épaisseurs que l’imprimante viendra créer.

Le slicer transmet à l’imprimante toutes les instructions qu’elle doit suivre – celles-ci sont en général écrites dans un langage appelé G-code. Par exemple, le slicer vient définir la résolution, la vitesse d’impression ou encore la hauteur de couche. C’est donc un logiciel central dans le processus de fabrication additive. Pour les imprimantes 3D FDM, on retrouve deux catégories de slicers : des logiciels universels Open-Source comme Cura (développé par Ultimaker), Repetier ou Slic3r ou payants comme Simplify3D mais également des logiciels propriétaires comme ReplicatorG chez MakerBot, ZSuite chez Zortrax ou Voxelizer chez ZMorph.

Vous pouvez retrouver notre sélection de slicers pour l’impression 3D ICI.

Réparer son fichier 3D

Si les logiciels de simulation permettent de détecter les erreurs avant impression, certains peuvent les corriger : le logiciel de réparation est un atout clé dans le processus d’impression. Certains slicers arrivent à détecter les défauts basiques qui existent dans le fichier 3D mais ils ne repèrent pas forcément tout.

Heureusement, il existe des logiciels pour réparer des fichiers STL endommagés, assurant ainsi un processus d’impression 3D optimal. Certains outils seront à télécharger, d’autres sont disponibles en ligne, Open-Source ou non. Quel que soit votre niveau, vous trouverez toujours chaussure à votre pied. Parmi les plus connus, on retiendra NetFabb ou encore MakePrintable.

Vous pouvez retrouver notre sélection de logiciels de réparation de fichiers 3D ICI.

 

Les outils de gestion d’impression

Si vous êtes amenés à lancer plusieurs impressions 3D en même temps dans des lieux différents ou que votre entreprise possède un parc de machines important, il existe des solutions de gestion des imprimantes 3D permettant de simplifier les flux de production. Celles-ci incluent généralement une surveillance à distance, la gestion multi-utilisateur, un remplissage optimisé des bacs de production ou un contrôle renforcé des machines, le tout pour faciliter l’expérience utilisateur et automatiser les étapes de fabrication.

Parmi les logiciels aujourd’hui disponibles, on peut citer Octoprint, Astroprint ou PrintRun. 3D Printer OS, vient par exemple relier différentes imprimantes 3D en réseau pour coordonner toutes vos impressions et ainsi augmenter votre productivité. Pour les industriels, des éditeurs de logiciels comme Dassault Systèmes, Siemens, 3YOURMIND se sont également lancés sur le créneau.

Astroprint permet de mieux gérer votre processus d'impression 3D
3D Printer OS est une solution basée sur le cloud
La plate-forme de 3YOURMIND

Les autres logiciels d'impression 3D

Vous l’aurez compris, il existe de nombreux outils quand on parle de logiciels d’impression 3D. On voulait toutefois attirer votre attention sur d’autres typologies de solution :

Les logiciels pour protéger vos designs : il existe quelques solutions sur le marché pour protéger vos données et permettre la répétabilité et la traçabilité de la production. Lorsqu’un utilisateur modélise une pièce, il peut être très important de protéger certaines données, plus ou moins sensibles, et de veiller à ce que les flux numériques soient cryptés. Certains logiciels proposent aujourd’hui de sécuriser la chaîne de fabrication, de la CAO à la production. C’est le cas par exemple d’Identify3D.

Les applications de scan 3D : une option de modélisation est le scan 3D. L’utilisateur peut directement créer son fichier 3D à partir d’un objet qu’il aura numérisé. Aujourd’hui, de nombreux scanners existent mais ils peuvent parfois être compliqués à utiliser ou assez inaccessibles. Les applications de scan 3D sont alors une bonne alternative. Téléchargeables sur un Smartphone, elles permettent de numériser directement depuis l’appareil photo du téléphone.


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