Quelles sont les différentes technologies d’impression 3D ?

Si le principe d’impression par couche est identique, le procédé d’impression peut varier selon les types d’imprimantes 3D. Découvrez les différents procédés leurs avantages et leurs inconvénients :

Impression par dépôt de matière fondue (FDM)

Le Fused Déposition Modeling, c’est la technologie la plus courante aujourd’hui. Développée par Scott Crump fin 80, il a ensuite commercialisé des imprimantes utilisant ce procédé dans les années 90 par le biais de son entreprise Stratasys.

Le modèle fourni par le fichier .stl va être découpé en couches par un logiciel dit « slicer » avant d’être envoyé à la machine pour impression. La machine se met alors en température pour obtenir la fusion de la matière (autour de 200° la plupart du temps). Quand la machine a chauffé, le filament de matière passe par la buse d’extrusion où il fond et est ensuite déposé sur la plateforme par couches successives déterminées par le logiciel slicer. La buse se déplace selon 3 axes x,y et z pour former un objet en 3 dimensions et la plateforme descend au fur et à mesure qu’une nouvelle couche est déposée.

La technologie FDM peut être utilisée dans de très nombreux secteurs pour du prototypage rapide ou la fabrication d’objets fonctionnels. Ce sont les imprimantes proposant le meilleur rapport qualité/prix aujourd’hui. C’est pourquoi la majorité de nos imprimantes utilisent ce procédé.

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  • LES AVANTAGES : 
  • Sa compatibilité avec un grand nombre de matière et notamment tous les plastiques.
  • Il permet aussi l’impression à partir de filaments de bois, de pierre, ainsi que de céramiques ou de matières alimentaires.

Impression par Stéréolithographie (SLA)

Parmi les procédés les plus courants d’impression en 3D, le Stereolithograph Apparats (SLA)  se place juste après le FDM. Breveté dès 84 par Charles Hull et avec une 1ère machine commercialisée en 88, c’est a priori l’un des procédés d’impression 3D les plus anciens.

Basé sur le principe de photo-polymérisation, l’impression SLA permet d’imprimer des objets en résine avec précision. De la même manière que pour le FDM, tout commence par un modèle conçu sur un fichier .stl qui va être traité par un second logiciel « slicer » qui va le découper en couches d’impression de même épaisseur.

Une imprimante SLA est composée d’un bac de résine associé à une plateforme mobile, un système de raclage et un laser avec une optique et un miroir qui forment les axes z, x et y.

Avec l’impression SLA, le faisceau laser balaie la surface de la résine selon les indications du modèle. Lorsqu’une couche est solidifiée, la plateforme descend à la couche inférieure qui va se solidifier aussi et ainsi de suite jusqu’à l’obtention du volume de l’objet.

Voici une vidéo pour vous éclairer au mieux sur le fonctionnement SLA.

A noter que souvent l’impression SLA nécessite un traitement post-impression : pour augmenter la résistance du matériau, il est recommandé de finir la polymérisation au four.

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  • LES AVANTAGES : 
  • La grande précision et la rapidité de ce procédé en font une technologie particulièrement intéressante pour le prototypage.

L’impression 3D Polyjet

Procédé qui se développe de plus en plus sur le marché, l’impression par polyjet permet d’imprimer des objets en associant plusieurs matières et plusieurs couleurs.

Breveté en 1999, il combine une technologie Inkjet et l’utilisation de photopolymères (qui se solidifient avec des UV). Son fonctionnement permet une très bonne résolution d’impression avec un rendu lisse et un grand choix de matières et couleurs.

Après avoir fourni le fichier du modèle à imprimer à l’aide d’un logiciel CAO, il est découpé par le logiciel slicer, les têtes d’impression se mettent ensuite en marche et projettent des micro-gouttes de matière sur la plateforme. Chaque projection est soumise à une lumière ultra-violette qui permet de durcir la matière. Cela se répète couche après couche jusqu’à ce que l’objet soit complet. Une fois le projet finit, aucune étape de finition n’est nécessaire comme le lissage ou le polissage. Les modèles et les pièces sont prêts à l’utilisation dès leur sortie de l’imprimante 3D ; aucun séchage supplémentaire n’est nécessaire.

L’impression 3D Polyjet est compatible avec plus de 120 matériaux. Grâce à ses multiples têtes d’impression, il est possible de les combiners et de faire des créations uniques. Ces matériaux peuvent avoir différentes caractéristiques : rigide, souple, résistant au température ..

Si cette technologie représente un gain de temps, les imprimantes sont encore assez chères.

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  • LES AVANTAGES : 
  • La technologie Polyjet est compatible avec une large gamme de matériaux et permet même d’en combiner plusieurs lors d’une même impression. Elle est utilisée pour du prototypage mais aussi de la fabrication d’objet fini dans de nombreux secteurs.

Impression Frittage sélectif laser (SLS)

Développée par le Dr Carl Deckard dans les années 80, la technologie Selective Laser Sintering (SLS) permet d’imprimer des objets à partir d’une poudre qui fusionne et se consolide grâce à un faisceau laser.

Une fois l’objet modélisé, le fichier .stl est communiqué à l’imprimante qui procède à une impression couche par couche grâce à un laser CO2 qui génère une forte température permettant de fusionner une poudre qui se solidifie ensuite. L’imprimante est constituée de 2 bacs : l’un avec de la poudre et le second, vide. Le procédé commence par le dépôt d’une couche de poudre du 1er bac vers le second. Un laser balaye la couche de poudre qui permet sa fusion et sa consolidation selon la forme donnée par le laser. Puis chaque étape se poursuit jusqu’à donner l’objet fini.

https://www.youtube.com/watch?v=9E5MfBAV_tA

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L’avantage

  • Une large gamme de matériaux est envisageable avec ce procédé. Il est particulièrement utilisé pour la fabrication de pièces de design ou des pièces automobiles ou aéronautiques.

Impression par Frittage Laser Direct de Métal (DMLS)

Bien que proche du Frittage Selectif Laser, ce procédé diffère en ce sens qu’il utilise des poudres de métal là où le SLS est sur des poudres de plastiques, céramique ou verre. Breveté en 1994, ce procédé permet un résultat comparable à des objets façonnés par usinage ou en fonderie. C’est une technologie utilisée en production aujourd’hui.

Le DMLS débute aussi par une modélisation. Le fichier du modèle est ensuite envoyé à l’imprimante qui le traite pour le découper en couches d’épaisseur égale. La plateforme est aussi équipée de 2 bacs, l’un rempli de poudre métallique et l’autre vide. Cela va fonctionner comme pour le SLS : par dépôt successif de couches de poudre qui sont sculptées grâce à la fusion provoquée par le laser à fibre optique dans ce cas.

Ce procédé est surtout utilisé pour des industries de pointe et peut aussi servir aux prototypages d’outils complexes.

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Les avantages

  • Le frittage laser de métal sert souvent à réaliser des prototypes car les éléments d’un même objet peuvent être construit rapidement. 
  • Permet d’imprimer des objets élaborés.

Impression 3D par fusion de faisceau d’électrons

Dernier procédé de notre liste, réservé aux industries de pointe, il permet de fabriquer des pièces complexes en métal grâce à la fusion de faisceau d’électrons. Une seule entreprise suédoise, Arcam, commercialise à ce jour des machines utilisant cette technologie. Très technique, son usage est réservé pour la fabrication d’objets complexes de moyenne dimension en petite série.

L’impression 3D par fusion d’électron se rapproche de l’impression SLS avec un matériau sous forme de poudre dans un bac qui est vidé par couche successive dans un second bac. Chaque couche est préchauffée puis sculptée par fusion. La différence réside dans le fait que la fusion ne se fait pas par laser mais par un faisceau d’électrons. Les particules accélérées et dirigées par des électroaimants sont projetées à grande vitesse sur la poudre ayant pour effet de la chauffer. L’avantage de ce procédé sous-vide : la poudre non utilisée ne s’oxyde pas et peut être réutilisée.

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L’avantage

  • Le plus de ce procédé sous-vide : la poudre non utilisée ne s’oxyde pas et peut être réutilisée.

Vous voici désormais au courant des principaux procédés d’impression. Notre site vous propose aujourd’hui un choix d’imprimantes SLA et FDM car ce sont celles qui présentent le meilleur rapport qualité/prix aujourd’hui et qu’elles couvrent de nombreux usages professionnels et particuliers. Nous sommes à l’écoute et ne manquerons d’ouvrir notre catalogue à de nouveaux procédés si nous estimons qu’ils sont intéressants en termes d’utilisation, d’innovation mais aussi de prix.