SLS, Fusion ou frittage de poudres par laser

La fabrication en technologie SLS se fait par frittage, couches par couches de la surface d’une poudre (métallique ou plastique) via un ou plusieurs faisceaux laser de forte puissance.

Usage pour la production de pièces industrielles.

Avantages :

  • Résolution (de l’ordre de la dizaine de microns).
  • Une des seules techniques pour faire des pièces industrielles en alliages métalliques (une dizaine d’alliages sont disponibles, à base d’acier, d’aluminium ou de titane).

Inconvénients

  • Coûts : Imprimantes : à partir de 70k€ pour le métal et 5k€ pour le plastique, en général plus proche des 500k€. De plus, usage de locaux spécifiques, haut niveau de compétences et de sécurité donc les coûts récurrents sont importants.
  • Un seul matériau possible pour chaque pièce à fabriquer.
  • Nécessité d’une finition avant usage de la pièce (polissage voir recuisson).

 

SLA (Stereolithographie ou photopolymérisation)

La fabrication en sla se fait par polymérisation couche par couche à la surface d’une résine photosensible (laser ou DLP).
Technologie assez  ancienne (milieu des années 80).
Usage pour le prototypage ou des pièces dans le milieu médical (précision, étanchéité et bio compatible).

animation sla
le principe du sla, le plateau montant graduellement avec à chaque étape un faisceau d’UV qui vient frapper le fond du bac de résine jaune par le dessous et solidifie les parties voulues

Avantages :

  • Coûts : Imprimantes : de 1000 à quelques centaines de milliers d’euros
  • Simplicité (imprimantes de petite taille, rapides à mettre en œuvre)
  • Résolution (de l’ordre de la dizaine de microns voir très en-dessous pour certains modèles industriels) et donc qualité de la pièce en sortie (souvent pas de finition nécessaire hormis les supports d’impressions)
  • Rapidité (pour les modèles DLP)

Inconvénients

  • Coûts : Consommables : de 100€ à 300€ le litre selon sa composition
  • Variété des matériaux (peu de matériaux disponibles en résine : ABS, plastiques souples, biocompatibles, rigides opaques ou non)
  • Un seul matériau possible pour chaque pièce à fabriquer
  • Qualité physique de la pièce (sensible aux UV et chaleur malgré en positif une meilleure fusion entre les couches et une bonne étanchéité)

Fused Deposition Modeling

La technologie FDM (Fused deposition modeling) est la plus courante à l’heure actuelle. Elle consiste en un dépôt contrôlé de matière fondue. Cette matière est généralement du plastique, mais d’autres matériaux sont possibles comme le métal ou des produits alimentaires tels que le chocolat.

Dans le cas du plastique, la matière première se présente sous forme de filament (1.75 ou 2.85 mm de diamètre) ou de granulés. Cette matière est poussée dans une buse dont la température (contrôlée par le processeur de l’imprimante 3D) assure la fusion. La pression exercée par la matière encore froide au sein de la buse va pousser le matériau fondu à sortir par l’autre extrémité. Il est alors déposé sur la pièce en construction ou il refroidit quasi instantanément. L’impression 3D va se poursuivre couche par couche jusqu’à obtention de l’objet final.

Une impression en FDM
Principe de l’impression en FDM

C’est une technologie massivement utilisée pour le prototypage. Elle l’est aussi pour la réalisation de pièces à faibles contraintes mécaniques et thermiques (boutons, poignées, boîtiers pour cartes électroniques, pièces d’ameublement … ). Des pièces résistantes à de plus fortes contraintes mécaniques commencent à être réalisables par ce procédé grâce à l’utilisation de plastique chargé en fibre de carbone ou d’aramide.

Ses avantages :

  • Les machines se trouvent à partir de 300€.
  • Les consommables à partir de 20€ le kilo en filament.
  • C’est une technologie simple (imprimantes de petites tailles, rapides à mettre en œuvre et les logiciels sont ergonomiques).
  • Variété des matériaux possible.
  • Possibilité de combiner plusieurs matériaux lors d’une même impression (avec plusieurs têtes d’impression).

Inconvénients

  • La résolution est faible (au mieux de l’ordre du 1/10 de millimètre).
  • La qualité physique de la pièce est moyenne (inférieure à une injection en moule du même matériau, du fait d’une fusion incomplète entre 2 couches successives). De plus, une finition est souvent nécessaire ensuite pour polir et ébarber la pièce.
  • Il y a obligation d’avoir un « liant » plastique dans le matériau, donc pas de métaux ou céramiques purs par exemple.