Imprimante 3D test et comparatif

• L’essentiel en bref
• Les imprimantes 3D peuvent imprimer des objets à partir de différents matériaux, de type plastique, résine synthétique et céramique.
• Le résultat obtenu avec une imprimante 3D dépend en grande partie de la technologie utilisée, de la qualité du modèle, et de la résolution de l’imprimante et du logiciel associé.
• Autrefois très chères, les imprimantes 3D sont aujourd’hui accessibles à la plupart des budgets.

L’imprimante 3D : feu de paille ou révolution ?

Serait-il révolu, le temps des Barbie manchotes et des machines hors service faute de pièce de rechange ? L’idée d’imprimer un objet en trois dimensions a longtemps relevé du domaine de la science-fiction. Si aujourd’hui, elles révolutionnent des secteurs aussi hétéroclites que la médecine, l’architecture et même la gastronomie, les imprimantes 3D sont encore loin de se généraliser auprès des particuliers, et la « quatrième révolution industrielle » annoncée par les journaux télévisés continue de se faire attendre. Pourtant, le potentiel de ces usines miniatures dépasse de loin les seules lubies de quelques experts ou geeks invétérés, et ce ne sont pas les arguments qui manquent : depuis le premier prototype conçu en 1983, la technologie s’est démocratisée en même temps qu’elle s’est diversifiée et perfectionnée. C’est simple, une imprimante 3D ne s’achète jamais sur un coup de tête. L’imprimante 3D est-elle vraiment à la portée de tous ?

L’imprimante 3D est-elle réellement à la portée de tous ?

On compte plus d’un millier de modèles en circulation, dont certains s’adressent au grand public avec des prix compris entre 100 et 1000 euros. Quand il s’agit de remplacer un bouton de tiroir, de créer des meubles, des bijoux ou de recopier un porte-clé, chacun est susceptible d’être intéressé, quel que soit son sexe ou son âge. Mais surtout, c’est toute une philosophie qui s’est matérialisée avec l’imprimante 3D, une philosophie privilégiant la création et la débrouillardise à la consommation et au suivisme. Pour autant, l’impression tridimensionnelle laisse peu de place à l’improvisation et si l’on souhaite mettre cette philosophie en pratique, il est nécessaire de se familiariser avec un jargon souvent nébuleux.

Notre guide d’achat se propose de présenter les grandes lignes de l’impression 3D grand public : principe général, typologie des imprimantes 3D, critères d’achats pertinents, ainsi que de nombreuses astuces.

Les prérequis de l’impression 3D

Comment fonctionne une imprimante 3D ?

Une imprimante 3D permet de matérialiser un objet à partir d’une modélisation virtuelle en trois dimensions – en d’autres termes, elle imprime des objets. Pour ce faire, l’appareil dépose successivement des couches 2D les unes après les autres jusqu’à ce l’objet réel prenne forme. C’est pourquoi on parle parfois de « fabrication additive » par opposition aux procédés d’usine de coulage et d’assemblage. Il n’existe en principe aucune limite au type d’objet imprimables (poignée de porte, jouets, meubles, pièces détachées…), mais il faudra sans doute attendre plusieurs générations avant de voir débarquer chez nous les appareils de pointe les plus médiatisés, capables d’imprimer des pâtisseries, voire des organes vitaux. Cela tombe bien, notre comparatif des imprimantes 3D porte exclusivement sur les modèles grand public. Ceux-ci sont adaptés pour :

• Concevoir des objets de toute pièce
• Recopier et reproduire à partir d’un modèle

À côté de la fabrication additive, il existe d’autres procédés tels que la fabrication génératives

Les supports d’adhésion

Certains éléments d’objets nécessitent un support lors du processus d’impression. Par exemple, si un personnage est copié, ses bras doivent être soutenus pour ne pas se détacher. Pour ce faire, l’imprimante crée des dessins auxiliaires qui peuvent ensuite être supprimés. Ces supports d’adhésion générés par le logiciel s’appellent des « rafts » ou en français, des radeaux.

Si la technologie d’impression a avancé à pas de géant au cours des dernières décennies, c’est aujourd’hui surtout du point de vue des matériaux que les fabricants rivalisent d’ingéniosité.

Quel sont les matériaux employés ?

En ce qui concerne les matériaux d’impression, ou consommables, ce n’est pas la variété qui manque. Outre les supports organiques tels que les aliments, le bois ou les cellules vivantes, certaines machines permettent d’imprimer à partir de matériaux tels que le sable, la cire et le métal. Il n’existe pas encore d’imprimante 3D universelle : les technologies les plus accessibles fonctionnent donc uniquement avec une poignée de consommables très spécifiques. Il existe trois grands procédés d’impression très différents, chacun caractérisé par leur matériau de prédilection :

Technologie d’impression 3D	Consommable
Dépôt de fil (FFF ou FDM)	Résine plastique en bobine PLA, ABS
Stéréolithographie (SLA)	Résine liquide
Liage de poudre	Matériau en poudre (céramique, plastique, verre)

Pour une synthèse détaillée de ces différences, rendez-vous troisième partie de ce guide d’achat.  

Peut-on imprimer en 3D avec un ordinateur lambda ?

Comme souvent, la réponse dépend du type d’usage. Un ordinateur classique est amplement suffisant s’il s’agit de consulter les différents modèles disponibles en ligne, voire de les modifier légèrement. Toutefois, une personne qui cherche à concevoir ses propres modèles devra soit prendre son mal en patience, soit s’équiper d’un PC disposant d’une carte graphique dédiée. En principe, tous les systèmes d’exploitation peuvent être pris en charge, mais certains modèles ne prennent pas en charge Linux.

Peut-on imprimer en 3D sans logiciel de CAO (conception assistée par ordinateur) ?

Tout dépend de l’usage que l’on considère. Selon la marque, il arrive que le logiciel soit fourni avec l’appareil. Il sert surtout à adapter les paramètres de l’imprimante en question (température, dimensions etc.) mais également à faire des retouches, voire de concevoir un modèle de toute pièce. S’il s’agit avant tout de reproduire des modèles déjà existants, il n’est pas nécessaire d’apprendre à modéliser soi-même des patrons tridimensionnels, et l’on peut très bien se contenter d’un logiciel de base. Toutefois, force est de remarquer qu’on achète rarement une imprimante 3D, en 2019, dans un but purement pratique. Ainsi, quand on cherche à se familiariser avec le domaine de l’impression en trois dimensions, et à se rendre indépendant des grands distributeurs et des grandes marques, il est plus que recommandé de s’initier aux subtilités de la modélisation 3D. Les logiciels de conception assistée par ordinateur permettent de concevoir des objets à partir d’une page blanche. Attention cependant : il s’agit ici d’un apprentissage parfois fastidieux, et cela y compris avec les logiciels qui s’adressent aux débutants, comme 3D TinkerCAD ou encore Morphi.

À noter : il est essentiel que le logiciel soit capable d’exporter le modèle créé dans les formats courants type STL, OBJ, IGES, STP, X3D et autres.

Est-il conseillé de se fournir auprès d’une grande marque ?

Plusieurs marques ont su se taillé une très bonne réputation dans le secteur de l’impression 3D. Cela est dû non seulement à l’expertise de chacune de ces enseignes, mais également et en grande part aux communautés d’utilisateurs qu’elles ont fédérées depuis leurs débuts. Citons par exemple Makerbot, Ultimaker, Flashforge, German RepRap et Geetech. Les imprimantes 3D sont devenues beaucoup plus accessibles, avec des modèles disponibles à moins de 200 euros. Toutefois, il faut compter aux alentours de 1000 euros pour profiter d’un appareil très performant, même si certaines imprimantes, comme la Prusa I3 X de Geetech, affichent de très bons résultats pour un prix très modique.

Points forts et vue d’ensemble des différents procédés

Faut-il ou non passer le pas ?

Médecine, ingénierie, art, architecture… Il n’existe à priori aucune limite aux domaines d’application de l’imprimante 3D. À en croire certains documents disponibles sur les plateformes d’utilisateurs, certains ambitionneraient même d’imprimer des villes entières et des chemins de fer.

C’est pour l’usage privé que la question se pose de savoir s’il est judicieux d’investir dans ces appareils. En effet, au vu du prix d’achat et des coûts d’opération, il est conseillé d’avoir une idée claire de ses attentes d’une part, et d’avoir de l’ambition d’autre part. Plus on se familiarise avec une imprimante 3D, plus son utilité augmente.

Les imprimantes 3D ne manquent pas d’atouts. Le principal inconvénient reste le coût de l’impression et le mode d’utilisation peu intuitif.

Le pour	Le contre
Dépanne en cas de pièce défaillantePermet de concevoir des formes complexesApprentissage progressifGrand nombre de modèles 3D disponiblesPrix d’entrée de gamme très abordablesPermet de customiser des objetsPlus ludique que l’achat d’articles	Coût des matériauxGamme de matériaux limitéePeu intuitifManque éventuel de précision

Panorama des différents procédés et matériaux d’impression

On observe trois grands procédés, chacun avec ses avantages et ses inconvénients.

Impression à partir de matériau fondu : FDM / FFF

Ce procédé, le plus courant, emploie une matière solide sous forme de filament comme le plastique ABS ou PLA qui est chauffée et liquéfiée de manière à être appliquée couche par couche. Les appareils qui utilisent cette technologie se présentent souvent sous forme de kits à monter soi-même.  Le temps d’impression dépend du matériau utilisé, aussi convient-il de se renseigner directement auprès du fabricant. Au-delà du plastique, certains modèles permettent d’imprimer à partir de plâtre, de verre et même de matière organique comme le chocolat. Le filament Lay-Brick permet quant à lui de réaliser une finition comparable à la pierre ou la céramique.

Impression à partir de matériau liquide : SLA / STL

Ce procédé, certes coûteux mais également plus performant, tire parti des propriétés du plastique photopolymère, une résine qui durcit au contact de rayons ultraviolets. Le modèle en 3D est découpé en tranches 2D d’épaisseur fixe. L’objet est formé dans un bac rempli de résine à l’état liquide : un faisceau laser irradie alors une première tranche de photopolymère ; une fois que celle-ci a refroidi, la plate-forme descend d’un niveau et irradie une deuxième tranche, et ainsi de suite.

Impression à partir de matériau en poudre : SLS / 3DP

Ce procédé très coûteux se décline en deux variantes : d’une part, le frittage laser sélectif (SLS) opère par fusion d’un matériau en poudre comme le plâtre ou le nylon, appliqué couche après couche ; d’autre part, le liage de poudre (3DP) consiste à solidifier le matériau au moyen d’un adhésif. Ces deux méthodes sont relativement économiques sur le long terme car elles permettent de récupérer les résidus de poudre et de les utiliser par la suite.

Les grandes variantes d’imprimante 3D

Système ouvert ou fermé ?

Certaines imprimantes 3D ont un système fermé par un capot, d’autres un système ouvert. Un appareil fermé ne fonctionne qu’avec le matériel et les logiciels de son fabricant et doit par ailleurs utiliser des matériaux sous licence. Une imprimante 3D en kit à système ouvert, à l’inverse, laisse davantage d’autonomie à son utilisateur. En effet, ce dernier doit monter lui-même l’appareil et garde ainsi la possibilité de personnaliser l’appareil à l’envi.

Attention

Qui dit système ouvert, dit également surcroît d’émissions sonores !

Imprimante en kit

Le principal avantage des imprimantes 3D en kit, c’est leur prix assez bas, tournant en entrée de gamme aux alentours de 300 euros. Ces appareils demandent une grande indépendance de la part de leurs utilisateurs : d’une part, car tous ne sont pas faciles à monter, et d’autre part il faut parfois de très bonnes connaissances techniques pour mettre à jour le dispositif et comprendre quelque chose au jargon employé dans les différents forums d’utilisateurs.

Les points forts du système fermé :

• Le logiciel, s’il est parfois plus onéreux, est plus simple à utiliser que les logiciels open source
• Le système cause moins de problèmes au quotidien et demande moins de connaissances techniques
• Design plus agréable que les modèles en kit

Les points forts du système ouvert en kit

• Les systèmes ouvert sont extensibles
• Les supports d’impression sont moins chers
• Les pièces de rechange sont moins chères
• Le logiciel est moins cher car open source
• Le design du dispositif laisse souvent à désirer

Les imprimantes 3D multifonction

Vous avez sans doute entendu parler des imprimantes à papier multifonction ; toutefois n’allez pas chercher de fonction fax ou photocopie sur les imprimantes 3D tout-en-un. Ces dernières sont capables, en plus d’imprimer des objets tridimensionnels, de scanner, tailler au laser, effectuer un fraisage, et graver au laser. Naturellement, ces fonctions ont leur prix, et il faudra compter 2 000 euros environs pour avoir la garantie d’avoir une imprimante 3D multifonction fiable.

Sur quels critères choisir une imprimante 3D ?

Mode opératoire 

Une imprimante 3D peut reconstruire fidèlement presque tous les objets à condition de bien respecter le mode opératoire de l’appareil. Outre l’imprimante et le matériau d’impression, l’utilisateur a besoin d’un fichier contenant les données de construction du modèle. Ce dernier peut être conçu de toute pièce par l’utilisateur, ou télécharger sur Internet à partir d’une banque de modèles. La précision des imprimantes 3D courantes a beaucoup augmenté ces dernières années, et les modèles présentent parfois un écart de 0,2% seulement. 

Simplicité ou liberté

Si certaines imprimantes 3D peuvent uniquement être utilisées au moyen d’un ordinateur, le secteur a vu naître de nouvelles options. Ainsi, certains appareils sont équipés d’un écran de contrôle LCD, tandis que d’autres peuvent être commandés à distance via une application mobile. Ces modes d’utilisation, s’ils sont plus intuitifs, laissent moins de marge de manœuvre à l’utilisateur.

Connectique, ports et branchements de l’imprimante 3D

Il est impératif que l’imprimante 3D soit équipée d’un port pour carte SD quand on souhaite l’utiliser sans ordinateur, et d’une interface USB si on souhaite coupler l’appareil avec un PC ou un mac. Dans l’idéal, une imprimante 3D prend en charge le réseau filaire et le réseau sans fil.

Attention

Il arrive que les ordinateurs (ou certains systèmes d’exploitation comme Linux, ou Windows XP et Vista) ne soient pas compatibles avec les imprimantes 3D.

Le débit et la vitesse d’impression 3D

Le débit d’impression est exprimé en millimètres cubes par seconde (mm³ / s). Ainsi, une buse de 0,8 mm de diamètre est capable d’atteindre un débit de 24 mm³ / s. Si un bloc de 100 mm x 100 mm x 100 mm est imprimé, l’appareil nécessitera donc 12 heures.

Si l’imprimante n’est pas vocation à reproduire des composants d’ingénierie, il est recommandé de sacrifier légèrement sur la précision pour que le temps d’impression ne soit pas excessif, et d’opter pour des appareils affichant un débit de 50 mm³ / s. La lenteur relative des imprimantes 3D tient au fait que chaque couche de matériau déposée nécessite un temps de refroidissement pour durcir et ne pas fusionner avec les autres couches.

Entretien et conseil d’utilisation

Quel emplacement convient à une imprimante 3D ?

Avant d’acheter une imprimante 3D, il est avisé d’avoir déjà au préalable une idée de son emplacement. En effet, contrairement aux imprimantes à papier, les imprimantes 3D sont extrêmement sensibles à la poussière, a fortiori dans le cas des systèmes ouverts. C’est pourquoi nous recommandons de la placer sur une table ou un plan de travail surélevé dans une pièce très bien ventilée et, compte tenu des émissions sonores élevées, isolée du salon, chambres à coucher et autres pièces de vie.

Pourquoi est-il crucial que la pièce soit bien ventilée ?

Les matériaux ABS et PLA ont la particularité d’émettre des vapeurs quand on les fait fondre. Dans l’idéal, la pièce est équipée d’une hotte d’aspiration, ou offre à tout le moins une bonne circulation de l’air.

Conseils d’utilisation

Une fois que votre installation est faite, il est probable que vous brûliez d’envie de réaliser votre première impression en trois dimensions.

Avant l’impression

À ce stade, l’imprimante doit être en mesure de lire un fichier spécial, que ce dernier ait été créé de toute pièce par l’utilisateur, ou trouvé sur Internet. Sur certains appareils, il est possible d’insérer une carte SD ou une clé USB sur laquelle le modèle désiré a été sauvegardé, sans avoir à coupler l’imprimante avec un ordinateur.

Après l’impression

Le processus d’impression a beau être terminé, il est toujours nécessaire d’attendre que l’objet réalisé refroidisse et durcissent complètement. Selon le procédé, l’utilisateur doit parfois retirer les « radeaux » au moyen d’un dissolvant ou d’une feuille de papier abrasif, voire d’épousseter l’objet et de balayer la poussière sur le sol. Il peut arriver qu’un extrudeur soit bouché, auquel cas il suffit d’enfoncer un filament dans la buse pour la débloquer.

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