8 raisons pour lesquelles utiliser l’impression 3D multi-matériaux

À mesure que l’impression 3D continue de mûrir, une évolution se démarque : l’essor de l’impression multi-matériaux. Ce qui était autrefois une fonctionnalité de niche devient rapidement un outil pratique pour les ingénieurs, les concepteurs et les fabricants qui souhaitent produire des pièces plus fonctionnelles en moins d’étapes. L’impression multi-matériaux est prise en charge par plusieurs technologies additives majeures, notamment le dépôt de matière fondue (FDM), la stéréolithographie (SLA), le jet de matière, etc., ce qui la rend de plus en plus accessible dans tous les secteurs. En permettant de combiner plusieurs matériaux dans une seule construction, elle rationalise la production, réduit la dépendance à l’assemblage et ouvre la voie à des conceptions plus intégrées. Nous allons ici examiner pourquoi l’impression multi-matériaux est en passe de devenir la prochaine frontière de la FA.

#1 : La croissance des imprimantes multi-matériaux

L’indicateur le plus évident de l’essor de l’impression multi-matériaux est la prolifération de nouvelles machines multi-matériaux. Du côté des imprimantes de bureau, la nouvelle H2C de Bambu Lab peut imprimer jusqu’à sept matériaux en un seul passage tout en générant un minimum de déchets de purge. Prusa a également fait son entrée sur le marché avec l’INDX, une mise à niveau multi-outils à huit matériaux pour la Prusa CORE One qui promet zéro déchet de purge et des changements d’outils plus rapides.

Les systèmes industriels progressent tout aussi rapidement. Des fabricants tels que OMNI3D et Rapid Fusion proposent désormais des solutions d’extrusion multi-matériaux grand format conçues pour les environnements de production. Au-delà du FDM, des entreprises comme Stratasys soutiennent depuis longtemps les flux de travail multi-matériaux grâce au jet de matière, tandis qu’Aerosint (qui fait désormais partie de Schaeffler) a fait la démonstration de la fusion laser de poudre multi-métallique et du liage de poudre à l’aide de sa technologie de dépôt sélectif de poudre. Ensemble, ces développements montrent à quel point la capacité multi-matériaux est en train de devenir une fonctionnalité courante.

#2 : Capacités de conception améliorées pour les imprimantes multi-matériaux

À mesure que le matériel d’impression 3D multi-matériaux progresse, les outils logiciels évoluent en parallèle, offrant aux concepteurs un contrôle sans précédent sur la géométrie et la répartition des matériaux. La CAO traditionnelle est complétée par des systèmes qui prennent en charge les matériaux à gradient fonctionnel. Par exemple, des outils tels que GraMMaCAD permettent aux utilisateurs d’intégrer directement des distributions de matériaux à gradient dans leur géométrie CAO, en définissant les zones de transition des matériaux. Cela permet aux concepteurs d’ajuster avec précision la rigidité, la flexibilité ou la conductivité. Parallèlement, OpenVCAD, un outil open source basé sur du code, permet aux utilisateurs de fusionner deux matériaux de manière harmonieuse.

#3 : Combinaison de propriétés matériaux distinctes

L’un des principaux avantages de l’impression 3D multi-matériaux réside dans la possibilité de fusionner différentes caractéristiques matériaux en une seule pièce unifiée. Au lieu de fabriquer des composants séparément puis de les assembler, les concepteurs peuvent combiner des matériaux rigides, souples, transparents, conducteurs ou résistants aux températures élevées en une seule impression, en plaçant chaque matériau exactement là où ses propriétés sont les plus utiles.

Cette capacité permet de créer des conceptions beaucoup plus fonctionnelles et efficaces. Un seul composant peut inclure des sections rigides pour la résistance structurelle, des zones flexibles pour les charnières, des éléments transparents pour les fenêtres d’inspection, des chemins conducteurs pour les composants électroniques intégrés et des zones résistantes à la chaleur pour les zones exposées à des frottements ou à des températures élevées. En passant d’un matériau à l’autre, l’impression multi-matériaux permet d’optimiser la résistance et la fonctionnalité. De plus, elle ouvre des possibilités de personnalisation avancée : pensez par exemple à des semelles de chaussures avec des zones plus souples, etc.

#4 : Simplification du processus d’impression 3D

L’impression 3D multi-matériaux peut rationaliser l’ensemble du flux de travail. En regroupant plusieurs matériaux dans une seule machine, elle simplifie leur gestion et réduit les risques liés à leur manipulation et remplacement manuels. Elle élimine également le besoin de matériel supplémentaire ou d’accessoires généralement nécessaires pour imprimer avec plusieurs matériaux à la fois. Le post-traitement peut également être facilité : les utilisateurs peuvent compter sur des matériaux de support dédiés tels que le PVA ou le HIPS qui se dissolvent proprement sans endommager la pièce, ce qui réduit le temps de nettoyage et permet des géométries plus complexes que ne le permettent les supports détachables traditionnels. Ces avantages contribuent à un processus d’impression plus rapide et plus efficace.

#5 : Réduction des coûts d’assemblage et de production

L’impression 3D multi-matériaux réduit les besoins d’assemblage en permettant de créer plusieurs fonctionnalités dans une seule pièce intégrée. Avec l’impression monomatériau, les produits doivent souvent être divisés en composants distincts qui nécessitent une fabrication, une manipulation et une fixation supplémentaires. Ces étapes augmentent les coûts de main-d’œuvre et de production. En produisant des zones rigides, flexibles et spécialisées en une seule construction, l’impression multi-matériaux peut réduire le besoin de fixations, d’adhésifs et d’assemblage manuel. Cela permet de réduire les frais de main-d’œuvre et, au final, de diminuer les coûts de fabrication.

#6 : Permettre la production de prototypes réalistes

Outre ses avantages procéduraux, l’impression 3D multi-matériaux peut améliorer l’attrait visuel et la qualité tactile des pièces, ce qui permet d’obtenir des prototypes plus réalistes. Les concepteurs peuvent produire des composants avec plusieurs couleurs, textures et finitions de surface en une seule impression, ce qui réduit le besoin de peinture ou de revêtement. Cette capacité permet d’obtenir des prototypes qui ressemblent davantage aux produits finaux, ainsi que des pièces destinées aux consommateurs qui sont visuellement attrayantes et prêtes à l’emploi dès leur sortie de l’imprimante. Dans le secteur médical, cette capacité s’est avérée particulièrement utile pour les modèles anatomiques, où la présence de plusieurs couleurs, textures et opacités rend le modèle plus facile à comprendre. En intégrant directement des caractéristiques esthétiques dans l’impression, les fabricants peuvent rationaliser la production tout en obtenant des résultats plus raffinés.

#7 : Des technologies plus avancées

S’appuyant sur la capacité à travailler avec plusieurs matériaux, les récentes avancées en matière de technologies d’impression et de mélange ont amélioré à la fois la précision et la fiabilité. Des buses mises à jour, des chambres de mélange dynamiques et des systèmes de changement d’outils automatisés permettent aux imprimantes de déposer les matériaux avec une extrême précision, d’assurer une transition en douceur entre différents types de matériaux et de réduire les erreurs causées par un mauvais alignement ou une contamination. Ces innovations permettent de produire de manière cohérente et efficace des conceptions complexes utilisant plusieurs matériaux.

#8 : Applicabilité de l’impression 3D multi-matériaux dans tous les secteurs

Grâce à ces progrès, l’impression multi-matériaux trouve des applications dans un large éventail de secteurs. Des chaussures à la robotique en passant par les dispositifs médicaux et les produits de consommation, la possibilité d’intégrer plusieurs matériaux dans un seul composant ouvre de nouvelles possibilités de conception qui étaient auparavant impraticables ou impossibles. Les entreprises peuvent créer des pièces qui combinent résistance structurelle, flexibilité, intégration électronique et esthétique en une seule impression, ce qui permet de créer des produits innovants tout en réduisant le temps et les coûts de développement. Cette polyvalence fait de l’impression multi-matériaux un outil précieux non seulement pour le prototypage, mais aussi pour la production à grande échelle dans divers secteurs.

Et vous, utilisez-vous l’impression 3D multi-matériaux ? Quels sont ses avantages selon vous ? N’hésitez pas à partager votre avis dans les commentaires de l’article. Vous pouvez aussi nous suivre sur Facebook ou LinkedIn !

*Crédits photo de couverture : UltiMaker