Histoire des imprimantes 3D et de leur fonctionnement

Maintenant, le mot familier "imprimante" est traduit de l’anglais par périphérique d’impression. Maintenant, il est rare de trouver une personne qui n’a jamais vu une imprimante ordinaire avec laquelle vous pouvez obtenir n’importe quel document papier texte ou graphique.

L’histoire de l’apparition de l’imprimante au sens actuel a commencé au siècle dernier – la première imprimante noir et blanc est apparue en 1953 et en 1976, la première imprimante à jet d’encre couleur d’IBM est apparue. Aujourd’hui, on trouve une variété d’imprimantes non seulement dans les bureaux et les organisations, mais aussi dans les écoles et dans presque tous les foyers. Après tout, le processus moderne de travail et d’apprentissage est devenu impensable sans cet appareil.

Cependant, ces dernières années, un tout nouveau dispositif est apparu qui peut non seulement imprimer n’importe quelle image sur un morceau de papier. Nous parlons de l’invention d’une imprimante 3D, avec laquelle vous pouvez déjà créer des pièces, des produits ou des modèles en trois dimensions.

Histoire de l’imprimante 3D

L’histoire des imprimantes 3D, étonnamment, est assez longue et des scientifiques de nombreux pays du monde ont travaillé à la création de cet appareil, contribuant progressivement au développement de technologies tridimensionnelles.

• En 1986, l’Américain Chuck Hull invente le principe de l’impression tridimensionnelle, qui est utilisé dans un montage de stéréolithographie.
• En 1988, un autre Américain, Scott Crump, trouve une toute autre approche de la mise en œuvre de l’impression tridimensionnelle – moulage par décomposition d’un matériau fusible (FDM). Aujourd’hui, toutes les imprimantes tridimensionnelles capables de fabriquer des produits à petite échelle fonctionnent sur ce principe.
• Bien que les travaux sur la création d’imprimantes tridimensionnelles aient commencé dans les années quatre-vingt du siècle dernier, le terme "impression tridimensionnelle" lui-même n’est apparu qu’en 1995 dans les profondeurs du Massachusetts Institute of Technology. Et dès l’année suivante, 3D Systems appela son premier modèle l’Actua 2100 une imprimante 3D. Une imprimante 3D a une telle histoire de création, en somme.

Les premiers modèles d’impression en trois dimensions étaient très lents et une tentative d’augmenter la vitesse de leur travail entraînait invariablement des erreurs dans les produits. Les imprimantes tridimensionnelles avec une qualité de produits suffisamment élevée ne sont apparues qu’en 2005. En 2008, le modèle Reprap est apparu, à moitié capable de se recréer, puisqu’il pouvait fabriquer la moitié de ses pièces.

Technologies d’impression 3D

L’impression tridimensionnelle peut utiliser différentes technologies et consommables, mais dans tous les cas, elle fonctionne par la construction séquentielle de couches d’un objet tridimensionnel. Diverses technologies peuvent être utilisées pour créer des calques.

La stéréolithographie laser, dans laquelle un laser ultraviolet éclaire point par point la surface d’un photopolymère liquide. Dans une autre variante, l’éclairage est réalisé avec une lampe ultraviolette à travers un photomasque changeant avec une nouvelle couche. Le polymère liquide durcit alors, devenant un plastique assez résistant.

• La fusion laser est utilisée pour les couches de poudres plastiques ou métalliques.
• Stratification – ici, la superposition du matériau est également effectuée, toutes les couches sont collées ensemble et des sections sont découpées au laser dans chaque couche, formant une section du futur objet.
• La technologie à jet permet la solidification du matériau de refroidissement: la buse de distribution projette des gouttes de thermoplastique chauffées sur la plate-forme de base refroidie. Là, ils se solidifient instantanément, se collent aux voisins et forment une couche de la pièce en cours de fabrication.

• Le collage d’un matériau en poudre est un peu similaire au frittage d’une poudre avec un faisceau laser, mais la poudre ici peut être de la cellulose broyée, qui ne fond pas, donc un adhésif liquide ou un solvant est utilisé pour le coller, qui est alimenté par une buse miniature. Avec cette méthode, vous pouvez donner à la pièce la couleur souhaitée si vous utilisez des colorants multicolores. Il existe même des modèles d’imprimantes tridimensionnelles qui utilisent des têtes d’imprimantes à jet d’encre conventionnelles.
• Les mélanges céramiques épais peuvent également être utilisés comme matériaux autopolymérisables. Ces matériaux sont en demande pour l’impression 3D de grands modèles architecturaux.
• La dernière réalisation est les bioprinters. Jusqu’à présent, il ne s’agit que d’installations expérimentales qui forment la structure tridimensionnelle d’un organe destiné à la transplantation. Ils utilisent des solutions contenant des cellules vivantes. Les cellules se développent, se divisent et se spécialisent ensuite pour former la forme finale de l’organe.

Matières premières pour imprimantes 3D

Toutes les imprimantes volumétriques jusqu’en 2008 ne pouvaient utiliser qu’un seul type de plastique – ABC, qui était le meilleur "consommable" pour l’impression tridimensionnelle. Object Geometries Ltd a sorti le premier modèle "Connex500", qui pouvait utiliser plusieurs types de matériaux en même temps. Maintenant, la liste de ces matériaux a dépassé la centaine. Parmi eux figurent les suivants :

• cellulose;
• hydrogel;
• béton;
• acrylique;
• l’eau;
• gypse;
• nylon;
• poudre métallique;
• polylactide;
• polycaprolactone;
• polyéthylène basse pression;
• polypropylène;
• Chocolat.

La particularité du travail des imprimantes tridimensionnelles est que tous les objets résultants ne peuvent être qu’à l’état solide, car ils sont appliqués couche par couche. Sur une imprimante conventionnelle, vous ne pouvez créer qu’un document papier et sur une imprimante tridimensionnelle, vous pouvez «imprimer» un jouet pour enfants, un tissu adapté à la couture, des ustensiles en plastique, voire des implants à des fins médicales ou une voiture. Les imprimantes volumétriques de la nouvelle génération ont de très grandes opportunités.

Vidéo sur l’histoire des imprimantes 3d

Les incroyables possibilités des imprimantes 3D

Les imprimantes tridimensionnelles deviennent progressivement des appareils utiles et nécessaires dans nos vies, et leurs domaines d’application s’étendent de plus en plus. Ainsi, les petites imprimantes tridimensionnelles sont capables de fabriquer des articles ménagers, tels que de la vaisselle, des jouets, des bijoux et même des meubles.

• En 2010, le Canadien Jim Kor a fait la démonstration d’une voiture de tourisme dont la carrosserie a été entièrement réalisée sur une imprimante tridimensionnelle, ce qui a nécessité 2 500 heures de travail. Les créateurs de la voiture unique se sont même réunis pour se rendre de New York à San Francisco en quelques jours, en utilisant seulement 38 litres de biocarburant.
• En 2010, Organovo inc. a annoncé avoir créé une technologie tridimensionnelle pour la fabrication de vaisseaux sanguins artificiels. Auparavant, l’utilisation de cette technologie à des fins médicales était hors de question. À l’heure actuelle, de nombreuses chirurgies prothétiques ont déjà été réalisées dans le monde, où des implants fabriqués à l’aide de cette technologie ont été implantés chez des patients – os du crâne et du nez, os dentaires, os de la main, etc.
• Beaucoup plus modeste est la démonstration en 2011 par les Britanniques d’une imprimante capable de fabriquer n’importe quelle figurine en chocolat. Étant donné que le chocolat est capable de durcir assez rapidement lorsqu’il est refroidi, l’imprimante imprime assez rapidement sur ces matières premières. Ces imprimantes sont une vraie trouvaille pour les restaurants et les pâtisseries.

La même année, le premier avion a été fabriqué sur une imprimante tridimensionnelle grâce aux efforts d’ingénieurs britanniques de l’Université de Southampton. Ils ont admis que les plus grandes difficultés n’étaient pas dans le processus d’impression, mais dans la conception. Le modèle fabriqué était capable de voler à une vitesse décente.

Des scientifiques d’Oxford ont proposé une imprimante capable de reproduire des matériaux ayant partiellement les propriétés des tissus vivants. Le roboticien italien Enrico Dini a appris à une imprimante 3D à créer des modèles de bâtiments à deux étages comportant des pièces avec des cloisons, des tuyaux et des escaliers. Tout cela est fait à partir d’un composé inorganique et de sable. Le matériau obtenu a une résistance proche de celle du béton armé.

La pensée de l’ingénierie ne s’est pas arrêtée là, puisqu’il a été proposé d’utiliser cette technologie dans la construction de bases de recherche lunaires. Il a été décidé de livrer une imprimante tridimensionnelle à l’ISS, où les astronautes peuvent produire rapidement les pièces dont ils ont besoin, sans attendre qu’elles soient livrées depuis la Terre.

Aujourd’hui, les imprimantes 3D, qui au départ étaient encombrantes et très chères, deviennent de plus en plus petites et moins chères. En 2011, les Autrichiens ont présenté l’imprimante volumétrique la plus légère, la plus petite et la moins chère à utiliser. La technologie de photopolymérisation additive a été utilisée ici, en travaillant avec une résine photosensible.

Vidéo sur les possibilités d’une imprimante 3d

On pensait autrefois que les moniteurs 3D étaient un luxe inaccessible pour un simple profane, mais aujourd’hui, même les citoyens les plus pauvres peuvent en acheter. Il en va de même pour les imprimantes 3D – elles ont déjà cessé d’être des machines issues de livres de science-fiction, mais entrent de plus en plus avec confiance dans la réalité, apportant de plus en plus d’avantages. Leurs perspectives sont très bonnes.