En quoi les technologies d'impression 3D FDM et SLA sont-elles différentes?

L'impression 3D n'est pas une technologie récente comme il paraît, si non qu'elle existe depuis 1986 quand Chuck Hull, fondateur de 3D Systems, enregistre la première imprimante 3D. C'était une imprimante 3D SLA (StereoLithoGraphy), qu'utilise une résine qui se solidifie par photopolymérisation lorsqu’elle est touchée par un rayon laser. Seulement deux ans après, Scott Crump, fondateur de Stratasys, sort la première imprimante 3D FDM (Fuse Desposition Modeling), qui est actuellement le type d'imprimante 3D le plus connu dans le domaine social.

La méthode de fonctionnement des les deux est similaire; les deux types de technologies d'impression 3D fabriquent les pièces couche à couche. La FDM dépose un matériel par tout la zone de la couche dans laquelle elle se trouve, tandis que l’SLA solidifie la résine directement grâce à un faisceau laser.

Principales différences entre les imprimantes 3D FDM et SLA

Matériaux et couleurs

Les matériels plus utilisés avec des imprimantes FDM sont PLA et ABS bien qu’il soit de plus en plus courant d’utiliser des matériaux avancés tels que le PETG, Nylon et des mélanges de matériels comme PC-ABS ou PLA avec les fibres (HTPLA Cuivre, PLA Fibre de Carbone, PLA Conducteur, PLA Acier Inoxydable, PLA avec fibres en bois, etc). La variété des matériaux s’accroît de jour en jour, tant dans les types de matériaux que dans les couleurs.

La plupart des imprimantes FDM utilisent des modèles standard de bobines fournis par les fabricants avec des diamètres de filaments de 1.75 mm ou 2.85 mm. Le diamètre du filament est déterminé par le fabricant des imprimantes FDM en fonction du type de mouvement (cartésien ou delta) et du type d'extrudeur.

Figure 1: Filament 1.75 mm et 2.85 mm

Dans SLA, la variété est beaucoup plus limitée dans les types de matériels comme de couleurs. Le principal fabricant  de résines (FormLabs) dispose de la plus grande variété de matériels (Résine Standard, Résine de Ingénierie, Résine Dentaire et Résine Castable) et actuellement dispose de la Color Kit, une résine de base avec l'ensemble de teintures pour pouvoir obtenir la couleur que l'utilisateur désire.

Figure 2: Color Kit. Source: Formlabs

Precision de finition

Avec les imprimantes FDM généralement on obtient bons finitions avec hauteurs de couche de 0.1 mm mais à condition que les pièces imprimées n’aient pas de pièces aux formes très complexes ou de petite taille. Dans ces cas, ce type de technologie est limité par le diamètre du nozzle pour pouvoir réaliser l'épaisseur minimale. Lorsque on utilise des supports du même matériel que celui de la pièce,la finition superficielle est souvent peu uniforme et nécessite un post-traitement dans la zone de contact des supports. Une solution à cet inconvénient est d'utiliser des matériels de support solubles comme le PVA ou le HiPS.

Figure 3: Bonne finition FDM. Source: Fillamentum

Dans les imprimantes avec technologie SLA, la précision d'impression est très haute, même avec des formes complexes en raison de que le diamètre du laser qui solidifie la résine est très petit. Par exemple, l'imprimante SLA Form 2 peut réaliser des pièces avec hauteurs de couche de 0.025 mm, en obtenant directement des pièces finales et fonctionnelles.  C’est telle la précision qu'il obtient, que la Form 2 est capable de faire les modèles de bijouterie et d'application dentaire avec un détail total.

Figure 4: Bonne finition SLA. Source: FormLabs

Adhérence/élimination des supports

Bien qu'il existe une grande variété de types de matériels pour les imprimantes FDM, normalement l'adhésion à la base n'est pas un problème, surtout parce qu'il existe des produits très efficaces (Magigoo, PrintFix, DimaFix...) qui aident à l'adhérence. Même pour des matériels très enclins au warping, comme le PP, il existe déjà le Smart Stick qui résout le problème sans utiliser un ruban adhésif PP. La retirée de n'importe quel matériel de la base d'une imprimante FDM est très simple, tant que la grande majorité de fois il peut être fait à main.

Figure 5: Magigoo

Pour les supports dans les impressions FDM, on a l'habitude d'utiliser les matériels solubles (HiPS ou PVA) qui sont très simples à remuer. Dans le cas du HiPS, il se dilue dans D-Limoneno et le PVA dans l'eau. Ces matériels sont très pratiques, surtout quand on veut réaliser des objets avec des formes complexes ou des conduits internes, où le post-traitement manuel n'est pas capable d'arriver.

Figure 6: D-Limoneno

Dans la technologie d'impression SLA, l'adhérence n'est jamais un problème, mais il faut faire preuve de plus de dévouement lorsqu’on retire des pièces de la base. Celles-ci sont souvent bien fixées à la base et il faut une spatule spéciale pour les décoller. En plus, après avoir terminé une impression, la base reste imprégnée d'une résine, ayant besoin d'investir le certain temps pour la nettoyer.

Dans le cas d'imprimantes SLA n'existe pas d'une impression possible avec deux matériels différents, ce qui signifie qu’il faut retirer manuellement les supports avec des pinces et même appliquer un post-traitement pour réussir à les éliminer complètement.

Post-traitement

Après avoir imprimé dans une imprimante FDM, seulment est nécessaire le post-traitement pour éliminer les supports, comme il s'est expliqué dans le paragraphe antérieur. Des matériels comme l'ABS, le Smartfil E.P. et autres, peuvent être poncés pour obtenir une meilleure finition de surface.

Toutefois, lorsque vous avez fini d'imprimer une pièce sur une imprimante SLA, il faut éliminer la couche superficielle de résine sans solidifier avec un bain d'alcool isopropyl ou dans un centre du lavage comme le Form Wash. La plupart des résines peuvent être poncées et peintes une fois complètement solidifiées.

Figure 7: Form Wash. Source: FormLabs

Conclusion

Dans ce cas, l'application de chaque technologie d'impression 3D est très claire; les imprimantes FDM sont idéales pour les prototypes économiques et rapides, qui n'ont pas besoin d’une grande finition superficielle ni d'une précision exacte dans ses mesures, bien qu'existent des imprimantes FDM de haute précision et finition.

Les imprimantes FDM sont aussi très utiles pour obtenir des pièces fonctionnelles directes grâce à la grande variété de matériels disponibles. Au contraire, les imprimantes SLA sont recommandées pour les pièces ou les objets qui requièrent une grande finition avec des mesures exactes, du niveau des pièces finales, mais avec but de prototype, lesquelles ne sont pas soumises aux tensions et des efforts.

FormLabs et UniZ ont développé des imprimantes 3D et des résines qui ont révolutionné le marché. Formlabs est équipé avec des nouvelles imprimantes 3D en résine Form 3 et Form 3L, dotées de la technologie de fonctionnement LFS (Low Force Stereolithography), qui permettent de réduire le temps de fabrication et le nombre de supports lors de la fabrication d'une pièce. Dans le cas d’UniZ, il dispose des imprimantes 3D SLASH et zSLTV, à fonctionnement LCD-LED qui permettent des fabrications très rapides, jusqu’à 600 mm/h avec des finitions vraiment spectaculaires. Enfin, les deux fabricants disposent de résines techniques qui permettent d'imprimer des pièces finales fonctionnelles de haute qualité.