Guide des imprimantes 3D couleurs

Souhaitez-vous imprimer en 3D des pièces de couleurs ou créer des pièces aux coloris vifs et variés ? Au cours des dernières années, plusieurs nouvelles méthodes d’impression en 3D de pièces colorées sont apparues. Parallèlement, les nouvelles imprimantes 3D sont devenues plus accessibles, permettant aux concepteurs, aux maquettistes ou aux amateurs de créer des objets dans une palette diversifiée.

Dans ce guide, nous examinons les différentes techniques dont vous disposez pour produire des pièces colorées imprimées en 3D, ainsi que les technologies d’impression 3D en couleurs et leurs applications.

Il existe plusieurs options pour produire des pièces colorées imprimées en 3D, du mélange de couleurs à l’association de coloris, en passant par l’impression 3D en couleurs, la peinture de pièces imprimées en 3D et les impressions hydrographiques. 

La couleur directe, également appelée impression 3D multicolore, est la manière la plus simple d’imprimer en 3D des pièces de différentes couleurs. Elle requiert d’insérer des matériaux bruts colorés dans l’imprimante. Le plus couramment, il s’agit de filaments de couleurs ajoutés à des imprimantes 3D à dépôt de fil fondu (FDM). Ce processus fond le filament et le dépose sur le lit d’impression.

Les imprimantes 3D FDM peuvent imprimer une seule couleur à l’aide d’un filament coloré, deux couleurs en utilisant une extrudeuse double ou plusieurs couleurs et des dégradés en mélangeant les couleurs, en fonction du nombre de filaments passant simultanément dans l’imprimante.

Les principaux avantages des imprimantes 3D de plusieurs couleurs sont leur facilité d’utilisation et leur prix accessible. Toutefois, elles présentent également des inconvénients. Il n’est pas possible de créer une nuance spécifique, et la pièce finie comportera probablement des lignes de couche visibles. De plus, plus une imprimante FDM comporte d’extrudeuses, plus les chances qu’une erreur d’impression se produise sont élevées.

Alors que l’impression en couleur directe est limitée aux nuances disponibles à la vente, l’association de couleurs vous permet de créer des pièces imprimées en 3D de presque toutes les couleurs de votre choix. 

Première solution intégrée pour le mélange de couleurs dans une impression 3D par stéréolithographie (SLA), le Color Kit de Formlabs associe des pigments de couleurs au matériau de base afin de préparer une cartouche pleine de résine d’une couleur personnalisée. Le processus d’impression 3D SLA utilise ensuite un laser pour solidifier la résine colorée et imprimer en 3D des pièces de couleurs vives, dont la finition de surface est lisse, avec des lignes de couches quasiment indétectables.

L’impression 3D polychrome est la méthode d’impression 3D en couleurs la plus polyvalente, car elle produit des objets de plusieurs coloris en une fois. Elle associe plusieurs nuances pour créer des pièces réalistes.

Contrairement à la résine ou aux filaments colorés, le matériau utilisé pour l’impression polychrome n’est pas coloré en amont. La couleur est ajoutée au matériau de base lors du procédé d’impression, de la même manière qu’avec une imprimante 2D.

Les technologies telles que la projection de liant et la projection de matériau peuvent produire des impressions 3D polychromes. Néanmoins, ces processus ont un prix d’entrée élevé, ce qui les rend inaccessibles pour la plupart des utilisateurs, dans la mesure où un seul fabricant propose une imprimante 3D FDM polychrome plus abordable.

Dans certains cas, les impressions 3D colorées peuvent ne pas présenter le niveau de détail ou l’éclat des couleurs que les artistes ou les concepteurs recherchent. Bien que plus chronophage, la peinture de pièces monochromatiques imprimées en 3D avec de la peinture acrylique, à l’huile ou en aérosol offre une solution à prix bas entièrement personnalisée. 

Les modèles qui nécessitent une finition parfaitement lisse ou des détails très fins peuvent nécessiter un post-traitement, comme le sablage, l’application d’un apprêt ou d’un solvant avant la peinture.

Le sablage réduit les imperfections de surface, tandis que l’apprêt comble les fissures ou les trous de petite taille. En outre, certaines pièces imprimées en 3D peuvent nécessiter l’application d’une sous-couche afin d’atténuer la couleur neutre de l’apprêt avant l’application de la peinture.

_{Regardez ou lisez notre guide par étape sur l’apprêt et la peinture de pièces imprimées en 3D.}

La technologie hydrographique, également appelée impression hydrographique, impression à l’eau ou impression par transfert d’eau, est une méthode couramment utilisée pour appliquer des motifs imprimés à des surfaces en trois dimensions. Dans ce processus, une imprimante à jet d’encre imprime une image sur un film d’alcool polyvinylique. Le film est submergé dans de l’eau et exposé à un spray chimique d’activation. Le film de couleurs est ensuite étiré et apposé à l’objet à mesure que celui-ci est lentement abaissé sur le film flottant.

Si vous souhaitez en savoir plus sur ce procédé, lisez notre guide sur les motifs polychromes pour les impressions 3D par hydrographie assistée par ordinateur.

Les technologies les plus utilisées pour l’impression en couleurs sont les suivantes : FDM, SLA, SLS/MJF, la projection de liant et la projection de matériau. Voyons les avantages et les inconvénients de chacune d’entre elles.

Le procédé FDM ou dépôt de fil fondu est l’une des technologies d’impression 3D les plus courantes et les moins chères pour les particuliers. Les imprimantes 3D FDM fabriquent les pièces en faisant fondre et en extrudant un filament thermoplastique, qu’une buse dépose couche par couche sur la zone de fabrication.

La technologie FDM est principalement utilisée pour l’impression en couleur directe, avec des imprimantes par extrudeuses simples, ou pour l’impression 3D par mélange de couleurs, avec des imprimantes à extrudeuses doubles ou multiples.

Le procédé FDM permet également l’impression 3D polychrome, grâce à l’imprimante 3D da Vinci Color. Celle-ci comporte un filament incolore qui est teint avec des cartouches jet d’encre CMJN juste avant l’extrusion pour produire des pièces de couleurs à l’aide d’un procédé semblable à l’impression 2D en couleurs.

Le SLA ou impression 3D par stéréolithographie emploie un laser pour transformer de la résine liquide en plastique durci par le processus dit de photo-polymérisation. Les pièces imprimées par stéréolithographie ont l’exactitude et la résolution les plus élevées, les détails les plus précis et la finition de surface la plus lisse de tous les procédés d’impression 3D plastique.

Le SLA permet de reproduire presque toutes les nuances personnalisées à l’aide du Color Kit de Formlabs, la première solution de mélange de couleurs intégrée pour une impression 3D SLA. Grâce à leur finition de surface lisse, les pièces imprimées par SLA peuvent également être post-traitées, peintes et utilisées pour appliquer des couleurs par hydrographie. 

Le frittage sélectif par laser est la technologie de fabrication additive la plus courante pour les applications industrielles. Les ingénieurs et les fabricants de différents secteurs lui font confiance pour sa capacité à produire des pièces solides et fonctionnelles.

Les imprimantes 3D SLS utilisent de la poudre de nylon blanche, grise ou noire comme matériau brut. Bien que les pièces ne puissent pas être directement imprimées en couleurs, elles peuvent être teintes ou peintes lors du post-traitement.

La technologie d’impression 3D par jet de liant est similaire à l’impression SLS et MJF. Au lieu de la chaleur, elle utilise un agent liant coloré pour lier la poudre de grès. 

Les pièces produites par jet de liant ont une surface poreuse et sont très fragiles, ce qui signifie que ce procédé n’est recommandé que pour les applications statiques, telles que la création de figurines en couleurs et de modèles conceptuels.

Les imprimantes 3D par jet de matériau combinent l’impression par jet d’encre traditionnelle avec l’utilisation de résines photopolymères. Elles déposent des gouttes du matériau sur un plateau de fabrication similaire à celui des imprimantes 2D, qui sont ensuite durcies par lumière UV.

Ce processus met à disposition une riche palette et permet de créer des pièces photoréalistes aux couleurs vibrantes. Cependant, les pièces ont des propriétés mécaniques moins élevées et sont sensibles à la chaleur. En outre, le prix d’entrée de cette technologie est le plus élevé de toutes les options d’impression 3D en couleurs.

Avec l’impression 3D en couleurs, les ingénieurs et les concepteurs peuvent économiser du temps et de l’argent en créant des prototypes visuels, les producteurs de film peuvent transformer des modèles numériques en accessoires, les concepteurs de maquette peuvent créer des miniatures aux coloris éclatants, les professionnels du secteur médical peuvent produire des modèles anatomiquement corrects, etc. 

Le prototypage rapide permet aux entreprises de démontrer la faisabilité de leurs idées, de faire évoluer ces concepts pour obtenir des prototypes reproduisant très fidèlement l’aspect et le fonctionnement des produits finis, ainsi que de faire passer une série d’étapes de validation aux produits en vue d’une production de masse.

Les modèles conceptuels en couleurs permettent de présenter une idée à des parties prenantes, de lancer une discussion et d’influencer l’acceptation ou le refus d’un projet en explorant des concepts sans courir de risque.

À des étapes ultérieures, des prototypes visuels réalistes en couleurs peuvent donner une idée plus précise de l’apparence du produit final et de la façon dont il sera utilisé par l’utilisateur final. Il est possible de valider l’ergonomie, les interfaces et l’expérience utilisateur avec des prototypes non fonctionnels imprimés en 3D avant de passer plus de temps en conception et en ingénierie pour compléter les éléments qui composent le produit. 

L’impression 3D par association de couleurs et l’impression 3D polychrome permettent également aux équipes de développement de produit d’essayer différentes options de couleurs et de faire des tests auprès des clients avant de passer à la production.

Dans le secteur du divertissement, les accessoires et modèles imprimés en 3D brouillent les limites entre les modèles physiques et les effets spéciaux. Les artistes créent des modèles réalistes et détaillés à l’aide d’un logiciel de modélisation 3D, puis leur donnent vie en l’espace de quelques heures à l’aide de l’impression 3D. Les procédés d’impression 3D en haute résolution, comme le procédé SLA, peuvent reproduire les paramètres les plus complexes d’une conception, comme la texture de la peau.

_{Dans les coulisses de la conception du Démogorgon (Stranger Things), réalisé par le studio d’effets spéciaux visuels Aaron Sims Creative.}

Les spécialistes en accessoires tels que Russel Bobbitt (Marvel), Jaco Snyman (série « Raised by Wolves ») et le studio d’effets spéciaux visuels Aaron Sims Creative (Stranger Things) ont adopté cette technologie, car elle diminue le temps de production des accessoires et permet plus de créativité dans le processus de conception. La création devient ainsi plus flexible et fluide, à mesure que les accessoires et modèles peuvent être créés plus facilement.

L’impression 3D a incontestablement révolutionné la création de miniatures et figurines personnalisées, que ce soit pour le modélisme, les jeux de plateau, les objets à collectionner et les autres passe-temps. 

Dans la mesure où les imprimantes 3D polychromes sont souvent trop onéreuses pour les amateurs et les modélistes peignant traditionnellement leurs modèles à la main, la peinture demeure la façon la plus populaire de colorer les modèles imprimés en 3D.

Par exemple, des artistes du Modern Life Workshop combinent la conception de modèles 3D avec l’impression 3D SLA pour créer des portraits de célébrités hyper-réalistes. Les artistes utilisent le logiciel de sculpture numérique à main levée ZBrush pour créer des modèles détaillés sur l’ordinateur. Ils impriment ensuite les créations en 3D avec une imprimante 3D SLA et peignent les pièces à la main.

Dans le secteur du jeu, des communautés en ligne se sont formées pour discuter de jeux de table comme Donjons et Dragons, où les joueurs utilisent l’impression 3D pour créer leurs propres figurines, miniatures, terrains et paysages, ainsi que d’autres éléments de jeu.

Les sociétés de modélisme professionnelles, comme DM-Toys, utilisent également l’impression 3D pour accélérer le prototypage et les cycles de production des modèles personnalisés.

Hasbro, société internationale de jeu et de divertissement, a aussi recours à cette technologie pour proposer les figurines Selfie Series, un projet novateur qui utilise l’impression 3D pour fabriquer en masse des figurines personnalisées. Pour la première fois, les fans peuvent désormais scanner leur visage avec leur smartphone et se faire livrer leur figurine personnalisée chez eux.

Dans le secteur de la santé, les radiologues, les chirurgiens et les professionnels du domaine biomédical font de plus en plus appel à l’impression 3D pour créer des modèles anatomiques précis en 3D qui peuvent servir d’outils de référence ou de visualisation pour la planification en amont des opérations et l’apprentissage. 

L’impression 3D permet aux professionnels du domaine médical de créer des modèles complexes aux détails subtils qu’il serait impossible de produire avec d’autres technologies.

Les modèles colorés hautement détaillés font merveille dans les programmes d’éducation pour les internes, où chaque vaisseau sanguin ou organe peut être imprimé directement en 3D ou peint dans une couleur différente pour une visualisation facile en salle de classe.

De plus, les modèles chirurgicaux sur mesure basés sur les données de scans des patients deviennent des outils de plus en plus utiles dans la médecine personnalisée et de précision telle qu’on peut l’exercer aujourd’hui.

Qu’il s’agisse d’association de couleurs pour créer des pièces imprimées en 3D de presque tous les tons ou d’imprimer des pièces en haute résolution pouvant être peintes pour créer des modèles hyper-réalistes, l’impression 3D SLA allie un niveau de détails incroyable et des performances impeccables à un prix abordable.

Commencez à imprimer en 3D vos propres pièces sur la Form 3 et donnez vie à vos grandes idées avec la Form 3L.