Impression 3D en résine : technologies et limites
Historiquement, l'impression 3D en résine présentait deux limitations majeures qui constituaient une barrière d'entrée pour les applications industrielles. D'une part, la disponibilité limitée des matériaux techniques et fonctionnels a considérablement réduit le nombre d'applications où la résine présentait un avantage par rapport à l'impression FDM, et d'autre part, la vitesse d'impression réduite offerte par la technologie SLA signifiait que son utilisation dans les petites séries n'était pas viable.
Ces dernières années, le développement de l'impression 3D en résine a connu une croissance exponentielle, en grande partie grâce à l'émergence de la technologie LED-LCD. Cette technologie a permis l'émergence d'équipements moins coûteux et considérablement plus rapides grâce à la possibilité d'exposer simultanément toute la surface de chaque couche.
La présence accrue d'équipements d'impression 3D en résine dans les entreprises a à son tour conduit certains grands fabricants à concentrer leurs efforts sur le développement de nouveaux matériaux fonctionnels et de qualité.
Ces deux facteurs ont fait de l'impression 3D en résine LED-LCD une technologie mature avec un grand potentiel dans de multiples domaines de l'industrie.
Technologie LED/LCD et LSPc
La technologie LED-LCD consiste à afficher des couches complètes à l'aide d'une matrice de LED capable de fournir un éclairage homogène en conjonction avec un panneau LCD monochromatique qui sert de masque par ouverture sélective des pixels, ce qui a conduit à ce que la technologie soit également appelée SLA masquée (mSLA).
Vidéo 1 : Comment fonctionnent les technologies SLA, DLP et LED-LCD. Source : SprintRay.
La possibilité d'exposer une couche entière simultanément signifie qu'elle peut être durcie en quelques secondes seulement et que le temps d'impression dépend uniquement de la hauteur de construction et non du nombre de pièces. Cela la rend très compétitive par rapport à la technologie SLA, où les temps augmentent considérablement non seulement en fonction de la hauteur de construction, mais aussi du nombre de pièces et de leur taille.
Cependant, jusqu'à présent, les technologies SLA et LED-LCD présentaient une limite commune : la transition entre les couches nécessitait des mouvements à faible vitesse pour détacher la pièce du bac. Cela signifie que, dans de nombreux cas, les temps de transition entre les couches étaient plus longs que les temps d'exposition.
La technologie brevetée LSPc de Nexa3D mise en œuvre dans l'imprimante XiP a changé ce paradigme en permettant l'impression continue avec des temps de transition minimes entre les couches et en brisant la barrière de vitesse qui existait jusqu'à présent dans les technologies LED-LCD et SLA.
Image 1 : Composants de la technologie LSPc de Nexa 3D. Source : Nexa3D.
Cette technologie repose sur l'utilisation d'une membrane autolubrifiante qui permet des changements de couche quasi instantanés, offrant des vitesses d'impression jusqu'à 40 fois plus rapides que celles fournies par les imprimantes SLA du même segment.
Vidéo 2 : Démonstration en temps réel de la technologie Nexa3D LSPc. Source : Nexa3D.
En outre, les membranes LSPc de Nexa3D offrent une transmittance plus élevée et une réfraction quasi nulle par rapport aux FEP traditionnellement utilisés, ce qui, associé à un réseau de LED très homogène et à un panneau LCD haute résolution, permet d'obtenir des résolutions plus élevées que celles fournies par la technologie SLA et des précisions similaires.
Disponibilité des matériaux techniques et fonctionnels
L'émergence de nouveaux fabricants et le développement de nouvelles résines techniques et fonctionnelles font que toute imprimante 3D en résine destinée à un usage professionnel doit idéalement répondre à deux exigences : La disponibilité de matériaux techniques et fonctionnels de qualité, correctement paramétrés et optimisés, ainsi que la possibilité d'utiliser de nouveaux matériaux ou des alternatives d'autres fabricants.
Nexa3D a répondu à ces deux exigences en permettant l'utilisation de paramètres ouverts dans ses imprimantes 3D et en créant un écosystème complet qui comprend des matériaux fonctionnels de haute qualité produits par certains des fabricants les plus réputés tels que BASF ou Henkel.
Image 2 : Comparaison des matériaux techniques de Nexa3D. Source : Nexa3D.
XiP comprend actuellement un catalogue en expansion de plus de 20 matériaux différents, notamment des matériaux à usage général, des matériaux fonctionnels et des matériaux dentaires.
Les matériaux à usage général comprennent xModel15 et xModel35, qui sont conçus pour produire des modèles nécessitant d'excellentes finitions et une grande stabilité dimensionnelle.
Vidéo 3 : Impression de haute précision avec xModel15. Source : Nexa3D.
La gamme de résines fonctionnelles comprend de multiples options de matériaux pour couvrir les applications industrielles les plus exigeantes, comme le xPEEK147, un matériau présentant un module de traction et de flexion de plus de 3 GPa et une température de ramollissement de plus de 200°C.
Figure 3 : Moules d'injection en résine xPEEK147. Source : Nexa3D.
D'autres matériaux sont également disponibles et servent d'alternatives à ceux utilisés dans d'autres technologies d'impression 3D plus courantes dans l'industrie, comme le xPP405, ou le xABS3843, des alternatives au PP et à l'ABS respectivement.
Figure 4 : Composant automobile fonctionnel produit avec le xABS3843. Source : Nexa3D.
Enfin, des matériaux flexibles avec des allongements à la rupture allant jusqu'à 159 %, comme le xFLEX402 ou le xFLEX475, sont également disponibles.
L'adéquation parfaite avec l'industrie
Les imprimantes Nexa3D XiP combinent toutes les caractéristiques nécessaires pour devenir l'un des meilleurs équipements d'impression 3D pour les environnements industriels.
Vidéo 4 : Description de l'imprimante XiP. Source : Nexa3D.
Un coût compétitif et des vitesses d'impression pouvant atteindre 18 cm/h permettent un retour sur investissement rapide, tandis que la grande disponibilité de matériaux fonctionnels entièrement optimisés vous permet de commencer à produire des pièces de qualité dès le départ. En outre, la possibilité d'utiliser des paramètres ouverts permet d'utiliser les derniers matériaux disponibles ou ceux d'autres fabricants, ce qui accroît la compétitivité en termes de coûts, de qualité et d'innovation.
