Les différentes techniques d'impression 3D : FDM, SLA ou SLS
Si vous êtes familier avec l'impression 3D, vous avez probablement entendu parler du FDM, du SLA et du SLS, les trois technologies d'impression 3D les plus populaires. Chaque technique présente des caractéristiques, des avantages et des limites qui les rendent adaptées à des applications différentes. Dans cet article, nous allons explorer les différences entre les techniques d'impression 3D FDM, SLA et SLS, leurs avantages, leurs inconvénients et leurs applications réelles.
L'impression 3D a révolutionné la façon dont nous créons et fabriquons des produits, des prototypes et des pièces. Elle nous permet de transformer des conceptions numériques en objets physiques avec une grande précision, en utilisant divers matériaux tels que les plastiques, métaux, céramiques et même des aliments.
Il existe de nombreuses technologies d'impression 3D, mais les plus courantes sont le FDM, la SLA et la SLS. Elles diffèrent par la façon dont elles créent les objets, par les matériaux qu'elles utilisent et le niveau de détail et de complexité qu'elles peuvent offrir.
Dans les sections suivantes, nous examinerons chaque technique d'impression, ses caractéristiques et ses applications dans la vie réelle.
Modélisation par dépôt de matière en fusion (FDM)
La modélisation par dépôt de matière fondue (FDM) est une technique d'impression 3D très populaire qui utilise un filament thermoplastique comme matériau d'impression. Le filament est alimenté à travers une extrudeuse chauffée, qui fait fondre le matériau et le dépose couche par couche sur la plaque de construction, selon les instructions d'un fichier digital.
Comment fonctionne le FDM ? Le procédé FDM comprend les étapes suivantes :
Le modèle 3D est préparé dans un logiciel de CAO et exporté sous forme de fichier STL.
Le fichier STL est importé dans un logiciel de découpe qui divise le modèle en fines couches et génère un fichier G-code.
Le fichier G-code est chargé dans le logiciel de l'imprimante 3D, qui contrôle les mouvements, la température et d'autres paramètres de cette dernière.
L'imprimante chauffe le filament jusqu'à son point de fusion et l'extrude à travers une buse sur la plaque de construction, en suivant les chemins définis par le fichier G-code.
L'imprimante répète le procédé, couche par couche, jusqu'à ce que l'objet soit terminé.
Quels sont les avantages du FDM ?
La FDM présente plusieurs avantages, comme par exemple :
C'est l'une des technologies d'impression 3D les plus abordables, car elle utilise des matériaux et des équipements peu coûteux.
Elle est facile à utiliser et à entretenir, même pour les débutants.
Elle permet d'imprimer une large gamme de matériaux, notamment le PLA, l'ABS, le PETG, le nylon, le TPU, etc.
Elle peut créer des pièces fonctionnelles et durables, grâce à la solidité et à la flexibilité des matériaux.
Elle peut imprimer des objets de grande taille, car le volume de construction peut être augmenté en ajoutant des modules supplémentaires ou en utilisant une imprimante plus grande.
Elle peut produire des géométries et des formes complexes, car les supports peuvent être facilement retirés après l'impression.
Quelles sont les limites du FDM ?
Le FDM a également quelques inconvénients, tels que :
Il a une résolution et une finition de surface inférieures par rapport à d'autres technologies d'impression 3D, en raison de l'épaisseur des couches et des lignes visibles entre elles.
Il peut nécessiter un post-traitement, comme le ponçage, la peinture ou le lissage, pour améliorer l'apparence et la texture des pièces.
Il peut souffrir de warping, curling, ou de déformation, en particulier avec des objets grands et hauts, car les matériaux ont tendance à se rétracter ou à se dilater pendant le refroidissement.
Il peut ne pas être adapté à des applications qui nécessitent une grande précision, comme les dispositifs médicaux ou les composants aérospatiaux.
Stéréolithographie (SLA)
La stéréolithographie (SLA) est une technique d'impression 3D qui utilise une résine liquide comme matériau d'impression. La résine est durcie couche par couche à l'aide d'un laser UV ou d'un projecteur, qui solidifie le matériau selon un schéma précis, en suivant la forme du modèle 3D. Pour choisir la meilleur résine pour votre impression SLA consultez notre article dédié.
Comment fonctionne le SLA ?
Le processus SLA comprend les étapes suivantes :
Le modèle 3D est conçu dans un logiciel de CAO et exporté sous forme de fichier STL.
Le fichier STL est importé dans un logiciel de découpe qui prépare le modèle pour l'impression en générant des structures de support et en optimisant l'orientation et le placement de l'objet.
Le fichier découpé est téléchargé dans le logiciel de l'imprimante 3D, qui contrôle les déplacements et l'intensité du laser.
L'imprimante commence par créer une fine couche de résine sur la plate-forme de construction, en utilisant une plate-forme motorisée pour déplacer la plaque vers le haut et vers le bas au fur et à mesure que chaque couche est polymérisée.
Le laser ou le projecteur expose sélectivement la résine à la lumière UV, ce qui la solidifie et la relie à la couche précédente.
Le processus se répète, couche par couche, jusqu'à ce que l'objet soit terminé.
La pièce finie est lavée dans un solvant pour éliminer les excès de résine, puis durcie sous UV pour améliorer sa résistance aux chocs et à la traction.
Quels sont les avantages de la SLA ?
La technologie SLA présente plusieurs atouts, tels que :
Elle permet de réaliser des objets de haute précision et de grande qualité, grâce à la justesse du laser ou du projecteur.
Elle permet d'imprimer des pièces détaillées et complexes, avec des caractéristiques aussi petites que 0,1 mm.
Elle peut produire des pièces aux courbes lisses, des bords nets et des parois fines, sans aucune ligne de couches visibles ou de décalage.
Elle peut utiliser une variété de matériaux synthétiques, y compris des résines transparentes, opaques, flexibles et à haute température.
La SLA peut créer des prototypes fonctionnels et des pièces finies, car les matériaux sont résistants, rigides et durables.
Elle peut imprimer plusieurs pièces en même temps, à condition qu'elles tiennent sur la plate-forme de construction.
Quels sont les inconvénients de la SLA ?
La SLA a également ses limites :
Elle est plus coûteuse que la FDM, car elle nécessite un équipement et des matériaux spécialisés.
Elle ne peut pas imprimer de grands objets, car le volume de construction est limité par la taille de la plate-forme de construction et la profondeur du réservoir de résine.
La SLA nécessite parfois un post-traitement, tel que le rinçage, le durcissement ou le ponçage, pour éliminer l'excès de résine et améliorer la qualité de la surface.
elle peut présenter des déformations ou des distorsions, en particulier pour les pièces longues ou minces, car la résine peut se rétracter ou se détendre pendant le durcissement
La résine pose des risques pour la santé, car les fumées qu'elle génère peuvent être toxiques ou irritantes.
Frittage sélectif par laser (SLS)
Le frittage sélectif par laser (SLS) est une technique d'impression 3D qui utilise un matériau sous forme de poudre, tel que le nylon, le polyamide ou le métal, comme matériau d'impression. La poudre est étalée couche par couche sur une plate-forme de construction et un laser à forte puissance fusionne sélectivement les particules pour créer un objet solide.
Comment fonctionne le SLS ?
Le processus SLS comprend les étapes suivantes :
Le modèle 3D est conçu dans un logiciel de CAO et exporté sous forme de fichier STL.
Le fichier STL est importé dans un logiciel slicer qui génère les chemins du laser et définit les paramètres de construction, tels que la température et la vitesse de diffusion de la poudre.
Le fichier est transféré dans le logiciel de l'imprimante 3D, qui contrôle le mouvement et l'intensité du laser, ainsi que le mécanisme de répartition de la poudre.
L'imprimante étale avec un rouleau ou une lame une fine couche de poudre sur la plateforme de construction afin d'assurer une distribution uniforme.
Le laser chauffe sélectivement les particules de poudre, ce qui les fait fondre et former une couche solide.
La plate-forme de construction descend d'une épaisseur et le rouleau étale une autre couche de poudre sur la couche précédente.
Le laser répète le processus, couche par couche, jusqu'à ce que l'objet soit complet.
La pièce finie est retirée de la plate-forme de construction et est débarrassée de l'excès de poudre.
Quels sont les avantages du SLS ?
Le procédé SLS présente plusieurs avantages :
Il peut imprimer des pièces avec une précision, une haute résolution et une excellente qualité de surface, grâce à la précision et à la régularité du laser et du lit de poudre.
Il peut créer des pièces à géométrie complexe, sans avoir besoin de supports, car la poudre non frittée agit comme un lit autoportant.
Il peut utiliser une grande variété de matériaux, y compris le nylon, le polyamide, le polycarbonate et les poudres de métal, qui peuvent avoir des propriétés et des caractéristiques variées.
Il peut produire des pièces très solides, durables et résistantes à la chaleur, car les matériaux sont denses et homogènes.
Il est possible d'imprimer plusieurs pièces à la fois, à condition qu'elles soient suffisamment espacées sur la plate-forme de construction.
Quelles sont les faiblesses de la technique SLS ?
La technique SLS présente également quelques inconvénients :
Elle est plus coûteuse que la FDM et la SLA, car elle exige un niveau plus élevé de technicité et de contrôle.
Elle peut nécessiter un post-traitement, comme le ponçage, le polissage ou la teinture, pour améliorer la qualité de la surface et de la couleur des pièces.
Elle peut souffrir de gauchissement ou de distorsion, en particulier pour les pièces grandes ou plates, car la vitesse de refroidissement de la poudre peut varier d'un côté à l'autre du plateau.
Elle peut générer une quantité importante de chaleur et de rayonnement, ce qui peut demander des systèmes de ventilation ou de refroidissement spéciaux
La technique SLS peut avoir une précision et une résolution limitées pour les petites caractéristiques ou les détails, car les particules de poudre peuvent varier en taille ou en forme.
Maintenant que nous avons abordé les principales caractéristiques et avantages de chaque technologie d'impression 3D, comparons-les côte à côte, en fonction de certains paramètres clés :
En conclusion, l'impression 3D a parcouru une longue route et offre un large choix de technologies d'impression, chacune ayant des caractéristiques et des avantages uniques. Que vous soyez un amateur, un entrepreneur ou un ingénieur, il existe une technologie d'impression 3D qui peut répondre à vos besoins et à vos exigences. Comprendre les différences entre FDM, SLA et SLS peut vous aider à prendre une décision éclairée et à obtenir les résultats souhaités.
La FAQ
Voici quelques questions fréquemment posées sur les techniques d'impression 3D :
Q : Quelle est la différence entre FDM et SLA ?
R : La FDM utilise des filaments thermoplastiques comme matériau d'impression, tandis que la SLA utilise des résines liquides. La FDM a un volume de construction plus important et est plus abordable, mais la SLA permet d'obtenir une résolution et une finition de surface plus élevées.
Q : Quelle est la meilleure technologie d'impression 3D pour le prototypage ?
R : Cela dépend du type de prototype et des exigences. La technologie FDM convient aux itérations rapides et peu coûteuses, tandis que la technologie SLA est idéale pour les modèles détaillés et précis.