Impression à haute vitesse avec résine

L’impression 3D haute vitesse a d’abord révolutionné la technologie FFF (filament fondu) et émerge maintenant dans l’impression résine (SLA/DLP/LCD). En FFF, des imprimantes et kits spécialisés (par exemple, Raise3D Hyper FFF ou Prusa MK4) compensent les vibrations via l’input shaping, utilisent des hotends à haut débit (Volcano, CHT) et de nouveaux filaments renforcés pour atteindre des vitesses d’impression 3 à 5 fois supérieures sans perte de qualité. Par exemple, le kit Hyper FFF de Raise3D inclut un firmware avec compensation des résonances, des hotends redesignés (jusqu’à +200 % de débit) et des filaments Hyperspeed (+50 % de débit), permettant de maintenir la qualité esthétique tout en multipliant la productivité. D’autres fabricants (Prusa, Creality, BambuLab) suivent cette tendance avec des firmwares type Klipper et composants similaires, bien que les limites réelles restent conditionnées par la physique du processus (débit du hotend, inertie, etc.).

Vidéo 1 : Comparaison entre résines classiques et résines haute vitesse. Source : Phrozen.

Parallèlement, l’impression résine évolue vers des vitesses plus élevées : il s’agit de trouver des résines et systèmes qui durcissent les couches plus rapidement et se détachent plus facilement. Contrairement au filament, les goulots d’étranglement pour la résine sont le temps de photo-polymérisation de chaque couche (exposition à la lumière UV nécessaire pour le durcissement) et les forces de pelage (adhésion entre la pièce durcie et la membrane). Ainsi, les avancées incluent des résines à haute réactivité et faible viscosité (réduisant le temps d’exposition) et des films de fond spécialisés qui diminuent l’adhérence. Par exemple, les imprimantes haute performance combinent des sources lumineuses intenses (405 nm, >3000 µW/cm²) avec un firmware optimisé, tandis que les résines « Fast », « Speed » ou « Draft » (Anycubic High Speed, Phrozen Speed, Raise3D Draft etc.) durcissent en quelques secondes et s’écoulent rapidement pour éviter une surchauffe locale compromettant l’impression.

Image 1 : Modèles imprimés avec résine haute vitesse. Source : Anycubic.

Résines classiques vs résines haute vitesse

Ces résines rapides sont formulées et conçues pour durcir sous des expositions très courtes, permettant des temps d’impression améliorés. Cela nécessite généralement deux approches : réduire la viscosité pour que la résine s’écoule rapidement et augmenter l’activité chimique, réduisant ainsi le temps d’exposition et de durcissement.

Image 2 : Modèles imprimés avec résine haute vitesse sans perte de qualité. Source : Raise3D.

Cela permet de produire de grands modèles en quelques heures. Les résines rapides partagent généralement les propriétés suivantes : faible viscosité, grande rigidité après durcissement (pour former rapidement chaque couche) et forte sensibilité aux UV, avec des pigments optimisés pour un durcissement rapide. Notons la formulation Raise3D Draft, qui contribue également à dissiper la chaleur lors du déplacement de l’axe Z, améliore la solubilité dans l’alcool et produit des pièces rigides avec un excellent niveau de détail.

Image 3 : La faible viscosité de la résine haute vitesse permet un meilleur écoulement. Source : Anycubic.

En revanche, les résines classiques ont une viscosité plus élevée et nécessitent des expositions plus longues, adaptées aux impressions détaillées ou moins urgentes. Pour l’impression haute vitesse en résine, il est essentiel de choisir des matériaux et machines appropriés : résines rigides formulées pour durcissement rapide, source lumineuse puissante (LED/LCD 405 nm haute irradiance), et couches plus épaisses (≥0,1 mm) couvrant rapidement la géométrie souhaitée. En pratique, une couche standard de 0,05 mm peut être remplacée par 0,1 mm ou plus dans de nombreux cas, réduisant drastiquement le nombre de couches (et le temps total) sans perte excessive de résolution.

Films de libération : FEP, nFEP (PFA) et ACF

Avec des résines adaptées, l’autre facteur limitant la vitesse est la force de pelage. Le film au fond du réservoir (souvent FEP) est crucial : il constitue l’interface où chaque couche est pelée. Plusieurs types existent :

Image 4 : Différence des forces de pelage selon le film utilisé. Source : Phrozen.

FEP (Fluorinated Ethylene Propylene) :

Film le plus courant. Bonne transparence mais forte adhérence avec la résine durcie. Lors du pelage, des forces importantes sont générées, obligeant à lever la plateforme lentement et sur une certaine distance, limitant la vitesse et pouvant causer des défauts (stries, délamination).

Image 5 : Feuilles de film FEP pour impression 3D résine. Source : Prusa3D.

nFEP ou PFA (Perfluoroalkoxy) :

Matériau similaire au FEP, mais avec surface moins adhérente. Sa force de libération est réduite, améliorant le pelage. Il est recommandé d’utiliser PFA (parfois appelé nFEP) pour les impressions rapides.

Image 6 : Feuilles nFEP facilitant le pelage des couches. Source : Elegoo.

ACF (Aorita Composite Film) :

Film plus récent et avancé, conçu spécifiquement pour la haute vitesse. Sa surface extrêmement lisse et antiadhérente réduit considérablement la force de pelage par rapport au FEP/PFA. Cela permet d’imprimer plus rapidement en minimisant la distance de levage : la plateforme peut monter moins à chaque couche sans adhérer, avec moins de stress sur les pièces.

Image 7 : Feuilles de film ACF réduisent les forces de pelage et permettent une impression plus rapide. Source : Phrozen.

En résumé : ACF surpasse FEP et PFA (nFEP) en vitesse et fiabilité. Des études montrent que le film ACF réduit considérablement la force de pelage et évite les “vides” adhésifs, permettant d’augmenter la vitesse sans compromettre la qualité. Les résines à haute réactivité (ex. AmeraLabs XVN-50) doivent être utilisées uniquement avec des cuves à fond FEP, PFA/nFEP ou ACF.

Plus l’adhérence est élevée, plus l’énergie (temps) est perdue à chaque levée de plateforme, impactant directement la vitesse maximale. Pour éviter cela, en plus des résines haute vitesse et des films à faible adhérence, d’autres stratégies d’optimisation incluent :

• Ajuster la hauteur de levée : les imprimantes rapides utilisent des levées minimales (ex. 4–5 mm au lieu de 6 mm standard), suffisantes pour détacher les pièces sans frotter le film. Moins de distance = moins de temps de mouvement.
• Augmenter la vitesse de levée/retrait : pour les résines rigides à faible viscosité, la vitesse de levée peut être maximale (en prenant soin de ne pas endommager les supports), accélérant le cycle couche par couche.
• Optimiser les temps morts : réduire ou supprimer les pauses entre exposition/levée/retrait économise des secondes par couche. Par exemple, repos avant levée ~0,5 s minimum et 0 s après retrait pour les résines liquides. Même de petites réductions s’additionnent sur des dizaines de couches.
• Utilisation de membranes perméables : les technologies industrielles comme Carbon DLS utilisent des membranes perméables à l’oxygène pour presque éliminer l’adhérence (print peel-free). Rare sur imprimantes de bureau, mais indicateur de tendance : moins d’adhérence = plus de vitesse.

Il est également important de choisir le bon équipement : imprimante avec firmware rapide et contrôle précis (LCD monochrome ou DLP 405 nm haute performance), avec systèmes de libération rapide comme la Raise3D DF2+ ou la Heygears UltraCraft A2D HD.

En résumé, Liqcreate identifie huit facteurs clés pour imprimer rapidement en résine :

• Résine et imprimante rapides : utiliser une imprimante 3D avec source lumineuse puissante (405 nm) et résine haute réactivité (ex. Liqcreate Premium Model).
• Épaisseur de couche : couches plus épaisses (0,1–0,15 mm) réduisent significativement le nombre de couches.
• Moins de couches de base : 1–2 couches inférieures suffisent pour adhérence minimale, évitant un temps supplémentaire de “burn-in”.
• Réduire le temps d’attente : minimiser les pauses avant/après levée de la plateforme, surtout pour les résines liquides.
• Hauteur minimale de levée : observer quand la pièce se détache réellement et ajuster la levée (ex. 4–5 mm).
• Vitesse de levée élevée : accélérer la montée si la résine le permet ; renforcer les supports si nécessaire.
• Vitesse de retrait élevée : retrait rapide pour passer à la couche suivante ; toléré pour résines rigides/vitrées.
• Film moins adhérent : utiliser PFA/nFEP ou ACF.

En suivant ces points, il est possible d’augmenter significativement la vitesse d’impression sans compromettre la réussite des pièces. Par exemple, avec une résine rapide et un LCD puissant, des modèles dentaires de 20 cm ont été imprimés en ~20 minutes, ce qui serait impossible avec une résine classique.