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Quelle technologie d'impression 3D vous convient le mieux?

Créer du temps: 01/22/2019

Le monde de l'impression 3D peut être un endroit déroutant. Il existe une myriade d'imprimantes et de services disponibles et les différences qui les séparent sont souvent complexes et difficiles à apprécier. Lorsque vous comparez différentes technologies, des questions simples telles que «qui est plus rapide», «qui produit de meilleurs résultats» ou «qui est moins cher» donnent souvent lieu à des réponses complexes et à une liste de déclarations qualificatives. Cela peut rendre le choix d’une imprimante 3D une tâche décourageante et frustrante. Jetons un regard approfondi sur six des principales technologies d'impression 3D disponibles aujourd'hui et essayons de clarifier un peu la situation.

SLA

Au cours des dernières années, le SLA (appareil de stéréolithographie) a connu une hausse assez impressionnante, privant FDM de parts de marché importantes. Il n'y a pas si longtemps, cette technologie était considérée comme coûteuse et inaccessible, mais depuis l'expiration des brevets correspondants, les prix ont chuté et elle offre désormais un niveau de précision élevé à un prix abordable.

a large industrial SLA printer
Une grande imprimante SLA industrielle

Précision laser

Les pièces SLA sont produites par un laser durcissant de manière sélective de petites zones de résine. Le laser extrait une couche à la fois et, une fois celle-ci terminée, la plate-forme monte d'un niveau et le processus se poursuit. Le faisceau peut être extrêmement petit, ce qui permet un niveau de détail très élevé (bien que plus le faisceau est petit, plus la construction sera longue). Les versions de contrats de niveau de service ne sont pas seulement très détaillées, elles sont également particulièrement fluides.

Résine

L'une des choses qui dissuadent les gens de passer des accords de niveau de service est la résine. La résine utilisée dans l'impression 3D est modérément toxique et doit être manipulée avec beaucoup de soin. Il a également une odeur âcre et doit être utilisé dans une pièce bien ventilée. Bien que les équipements de SLA soient maintenant très abordables, la résine reste assez chère, ce qui alourdit les coûts de fonctionnement. La plupart des fabricants d’équipements insistent pour que les utilisateurs achètent leur propre résine, ce qui leur évite de magasiner pour économiser de l’argent.

Applications

SLA est une technologie extrêmement polyvalente avec une large gamme d'applications industrielles. Il est le plus souvent utilisé dans le prototypage rapide, et le haut degré de précision le rend également idéal pour la création d'outils et de moules. Le SLA est moins adapté à la production de produits de consommation en raison des limitations des matériaux pouvant être utilisés. C'est aussi un peu lent pour les grandes séries.


DLP

Le traitement numérique de la lumière (DLP) est similaire au traitement SLA en ce que les pièces sont formées par durcissement de la résine au laser. La principale différence réside dans le fait qu’au lieu d’un faisceau étroit tirant chaque couche, les couches entières DLP sont traitées en une seule exposition.

Close-up of the resin tray-DLP
Gros plan, résine, plateau

Différences avec le SLA

Bien que très proches sur le plan technologique du SLA, les pièces produites à l'aide de DLP peuvent être très différentes. SLA produit des surfaces plus lisses et des bords plus arrondis, alors que DLP produit des surfaces plus texturées avec des détails plus élevés. Que ces caractéristiques soient considérées comme un avantage ou un inconvénient dépend de la pièce produite et de l’effet recherché. La raison pour laquelle SLA produit des surfaces plus lisses est parce que la tête laser est capable de faire des mouvements incurvés, en lissant toutes les aspérités. En mode DLP, le laser est dirigé sur la résine à l'aide de miroirs minuscules, et la taille de chaque miroir détermine la taille en pixels. Par conséquent, en DLP, les bords courbes sont générés à l’aide de pixels carrés, ce qui rend impossible une surface parfaitement lisse. Cependant, la taille de pixel dans DLP est généralement inférieure à la taille de point laser de SLA, de sorte qu'un plus grand degré de détail est possible dans DLP.

Mieux pour les objets denses

Comme chaque couche est produite une seule fois, il n’est pas surprenant que DLP soit souvent plus rapide que SLA. L'avantage de la vitesse est maximisé dans les cas où la pièce est extrêmement dense. La tête laser a besoin de beaucoup de temps pour dessiner un objet dense en utilisant un faisceau étroit, mais en DLP, l’ensemble de la couche peut être réalisé simultanément. Cependant, pour les pièces complexes composées de nombreuses structures fines ou creuses, le SLA peut être plus rapide. En outre, il convient également de noter que, pour les grandes pièces très détaillées, il peut ne pas y avoir suffisamment de pixels pour obtenir une résolution complète sur toute la couche.

Applications

DLP a un ensemble d'applications très similaire à SLA et est largement utilisé dans le prototypage rapide. Lors du choix entre SLA et DLP, le facteur le plus important est le type de pièce à produire et le type de finition souhaitée (voir ci-dessus).


SLS

Comme SLA et DLP, SLS (frittage laser sélectif) utilise également la technologie laser. Cependant, au lieu d'utiliser de la résine, SLS utilise un matériau en poudre, ce qui entraîne un ensemble de caractéristiques complètement différent. Cette poudre est frittée (fondue par la chaleur) par le laser et la pièce est construite couche par couche à l'intérieur de la chambre de fabrication.

Cleaning off excess powder-SLS
Nettoyage de la poudre en excès

Conceptions complexes sans besoin de support

Le principal avantage de l'impression SLS réside dans la complexité des conceptions pouvant être produites. Contrairement à la plupart des autres types d’impression 3D, SLS n’a jamais besoin de structures de support et toutes les formes peuvent être produites. Ceci est dû au fait que la chambre à poudre est complètement remplie et que la pièce terminée en sortira toujours entièrement enfermée dans de la poudre non utilisée. La poudre non frittée fournit un support pour toutes les structures suspendues que la pièce peut inclure.

Détail incroyable

SLS prend en charge des parois épaisses incroyablement petites pouvant être littéralement très fines. Les imprimantes SLS sont capables d’imprimer des pièces en forme de livre avec des pages individuelles qui peuvent être feuilletées. Des pièces mobiles telles que des rouets et des charnières sont également possibles directement à la sortie de la machine. Les imprimantes SLS utilisent le plus souvent un matériau en nylon qui produit des pièces robustes et solides pouvant être utilisées comme produits finis.

Complexe et coûteux à exécuter

L'inconvénient est que l'équipement est encombrant, coûteux et nécessite généralement une formation pour être utilisé. La poudre est également assez chère et peut être compliquée à utiliser (des masques faciaux sont nécessaires en tout temps). Il est important de noter que la chambre de poudre doit toujours être complètement remplie sur les axes x et y (sur l'axe z, elle doit uniquement être remplie jusqu'à la hauteur de la pièce). Cela signifie que si vous avez une grosse machine et imprimez une seule pièce, il y aura une quantité énorme de poudre gaspillée. Il est possible de réutiliser une partie de la poudre qui n’a pas été frittée, mais cela entraîne une réduction de la qualité. Par conséquent, pour utiliser économiquement une machine SLS, il est préférable d’imprimer plusieurs pièces dans la même chambre ou d’imprimer une pièce large prenant le plus de place possible sur les axes x et y.

Applications

SLS est bien adapté à la production de pièces fonctionnelles, bien plus que les SLA et DLP. Cela est dû au fait que SLS prend en charge une gamme de matériaux beaucoup plus large et offre une qualité de fabrication extrêmement élevée. Les imprimantes SLS peuvent produire des pièces fonctionnelles extrêmement durables. La technologie est également excellente pour la production de pièces avec encliquetage, joints mécaniques et charnières.


FDM

Le format FDM (également appelé FFF) est la forme la plus répandue d’impression 3D de nos jours. La plupart des imprimantes 3D de bureau utilisent la technologie FDM. En raison de son faible coût et de son accessibilité, elle constitue le premier choix des amateurs et des passionnés. Il n’ya pas de lasers ni de résine, la tête d’imprimante se déplace simplement en déposant de petites quantités de thermoplastique fondu qui durcit rapidement, formant ainsi une pièce couche par couche.

An FDM printer
Une imprimante FDM

Pas cher et joyeux

Les caractéristiques les plus attrayantes de FDM sont qu’il est bon marché et facile à utiliser. Les imprimantes FDM de bureau se vendent à quelques centaines de dollars et sont suffisamment compactes pour s’intégrer à n’importe quel espace. Ils sont également essentiellement plug and play, ce qui les rend très accessibles aux non-spécialistes.

Basse qualité

Cependant, il y a une bonne raison pour laquelle ils sont si bon marché. Les imprimantes FDM ne peuvent même pas s'approcher des goûts de SLA en matière de qualité. Le détail des constructions FDM est limité par la taille de la tête de la buse, qui correspond généralement à 0,4 mm (plus de dix fois la taille du point laser de certaines imprimantes SLA). Cela se traduit par de grandes largeurs de couche, à tel point que "l'escalier" est clairement visible sur les surfaces. Le post-traitement peut atténuer cela dans une certaine mesure, mais il est encore loin d'être idéal. Les pièces produites par FDM souffrent également beaucoup de déformation (les pièces peuvent légèrement prendre forme à mesure que le thermoplastique refroidit et rétrécit)

Applications

FDM est populaire auprès des amateurs, mais il est également largement utilisé dans l'industrie. La technique est assez flexible et prend en charge une large gamme de matériaux. Elle est donc utilisée dans toutes sortes d'industries, de l'automobile au scientifique. Il est idéal pour les laboratoires ou les postes de travail où l'espace est limité ou lorsque les conditions rendent la résine impraticable. La qualité de la construction est peut-être moins que parfaite, mais pour de nombreux secteurs, son travail est effectuée à moindre coût et sans complications.


PolyJet

Les imprimantes 3D PolyJet ont une forte ressemblance physique avec les imprimantes à jet d'encre traditionnelles, d'où le choix du nom de la technologie. PolyJet a certaines caractéristiques communes avec FDM, mais PolyJet est à un niveau différent en termes de qualité et de flexibilité.

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La ressemblance avec les imprimantes à jet d'encre est forte. La plate-forme s'abaisse au fur et à mesure que la pièce est construite.

Une flexibilité inégalée dans les matériaux

Le principal avantage de PolyJet est qu’il peut imprimer en utilisant plusieurs matériaux à la fois et en plusieurs couleurs. Une seule pièce peut être imprimée avec une dureté et une flexibilité variables, en plus d'incorporer un mélange de matériau opaque et transparent. Cela offre une flexibilité que toutes les autres solutions d'impression 3D ont du mal à trouver. Semblable aux cartouches d'encre d'une imprimante à jet d'encre, une imprimante PolyJet utilise des cartouches de matériau généralement achetées directement auprès du fabricant, et plusieurs cartouches peuvent être installées simultanément.

Détail extrême

Les imprimantes PolyJet sont également capables de produire des couches incroyablement fines, plus minces que 0,01 mm. Ceci est supérieur aux autres technologies décrites ici. La résolution est également très élevée et la finition nécessite peu de post-traitement (mis à part le retrait des supports).

Idéal pour les petites pièces

Un inconvénient de PolyJet est qu’il est très lent pour imprimer de grandes pièces. Pour les petites pièces (moins de 10 à 12 cm), la technique est assez rapide (beaucoup plus rapide que le SLA), car la tête d'impression n'a pas beaucoup de chemin à parcourir, mais plus les pièces sont grandes, plus la tête doit avancer et être lente. devient. Pour les très grandes pièces, la vitesse peut être intolérablement lente. Ce n'est pas non plus une technologie bon marché, les machines sont généralement beaucoup plus chères que les modèles comparables SLA ou DLP, et le matériel peut être jusqu'à 4 fois plus cher.

Applications

PolyJet est idéal pour ceux qui cherchent à imprimer de petites pièces de très haute qualité utilisant plusieurs types de matériaux et de couleurs. De ce fait, elle convient particulièrement à l'impression directe de produits de consommation. Cette technologie est largement utilisée dans l'industrie médicale où une précision absolue est essentielle. PolyJet est moins adapté au prototypage rapide en raison des coûts élevés et de la lenteur de fabrication des grandes pièces.


AGRAFE

Basé à San Francisco, Carbon a fait sensation en annonçant sa nouvelle méthode d’impression 3D CLIP (production d’interfaces liquides continues) en 2014. CLIP promet des vitesses de fabrication jusqu'alors impossibles, et l’avenir de l’impression 3D pourrait bien appartenir à cet incroyable Nouvelle technologie. Pour le moment, CLIP a une disponibilité limitée et son prix attractif le met au-delà des moyens de la plupart.

A complex part emerging smoothly from the resin-CLIP
Une partie complexe émergeant en douceur de la résine.

Une vitesse sans précédent

Carbon affirme que ses machines M1 et M2 peuvent imprimer des pièces jusqu'à 100 fois plus rapidement qu'un appareil de stéréolithographie classique, et ils ont effectué des démonstrations montrant des pièces complexes imprimées en quelques minutes. CLIP ressemble beaucoup au DLP, mais au lieu que chaque couche soit polymérisée une à une, l’impression est continue et la pièce semble émerger comme par magie de la résine. Ceci est réalisé en exposant sélectivement la résine non seulement à la lumière, mais également à l'oxygène, ce qui accélère le processus de durcissement. La qualité de la construction est bonne, mais peut-être pas aussi bonne que SLS et PolyJet. Il convient de noter que, comme toutes les autres techniques, à l'exception du SLS, les pièces produites à l'aide de CLIP nécessitent souvent un support.

Tarification astronomique

En raison de brevets, la seule entreprise produisant des imprimantes CLIP est Carbon et, sans surprise, cette technologie n’est pas bon marché. Cela rappelle la situation avec SLS, qui était extrêmement coûteuse jusqu'en 2014, année d'expiration des brevets correspondants et de l'entrée de concurrents sur le marché. Actuellement, Carbon n'offre ses imprimantes que sur un modèle d'abonnement très coûteux.

Applications

La principale caractéristique de CLIP est sa rapidité. Il fonctionne donc naturellement pour le prototypage rapide et pour réduire les délais de mise sur le marché. Les entreprises qui utilisent CLIP délaissent souvent le moulage par injection, qui est plus lent et qui manque de la souplesse d'une impression 3D ultra-rapide.

Résumé

Technology Main Advantages Main Disadvantages Materials
SLA -High level of precision
-Good value for money
-Creates smooth, rounded surfaces
-Resin can be expensive and difficult to work with
-Slow, especially when printing in full detail
Photosensitive resins (ABS-like, PP-like, PE-like, PC-like)
DLP -Higher resolution than SLA
-Faster than SLA for some part types
-Quality restricted by pixel size
-Produces rough textures
-Problems associated with resin
Photosensitive resins (ABS-like, PP-like, PE-like, PC-like)
SLS -No support structures required
-Produces strong, high-quality parts
-Miniscule layer thickness
-Equipment is complex and expensive
-Powder must fill the build chamber
Wide choice (nylon, polystyrenes, metal, rubber-like, many others)
FDM -Cheap
-Very easy to use
-Lack of detail
-Staircase texture
-Warping
Wide choice (nylon, ABS, PLA, PC, PC-ABS, others)
PolyJet -Supports mix of colors in one part
-Supports mix of colors in one part
-Very fine resolution
-Slow when printing large parts
-Equipment is expensive
Wide choice (digital ABS, bio-compatible, rubber-like, transparent, many others)
CLIP Incredibly fast Prohibitively expensive Special photosensitive resins


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