Dans ce guide, nous comparons les technologies d’impression 3D FDM, SLA et SLS pour vous aider à mieux profiter des avantages de la fabrication additive, de la flexibilité de conception à la diminution des délais et coûts de fabrication.
Vous songez à vous lancer, mais vous aimeriez mieux comprendre les différentes technologies offertes ? Outillez-vous pour sélectionner le procédé adapté à vos besoins. Exemples d'applications, caractéristiques physiques des pièces, types de matériaux offerts et volumes de production… voici tout ce que vous devez garder en tête.
La phase de conception est primordiale pour définir le procédé adéquat pour un projet. C'est à cette étape que vous pourrez déterminer le procédé de fabrication qui répond le mieux à vos besoins et évaluer si l’impression 3D peut être avantageuse pour votre projet. Toutefois, d’autres facteurs s’ajoutent à l’équation comme :
Voici un bref résumé des caractéristiques de chaque technologie d'impression 3D.
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FDM/FFF |
SLA |
SLS |
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Technologie |
Fusion et extrusion de filaments thermoplastiques. |
Polymérisation au laser de résines photopolymères. |
Fusion laser de poudres polymères. |
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Résolution et précision |
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Applications principales |
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Matériaux |
Différentes gammes de filaments de thermoplastiques :
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Avantages |
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Tolérancement |
0,012’’ |
0,010’’ |
0,012’’ |
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Taille de l'enveloppe de production offerte en général dans l'industrie |
Capacité de très grand format. Moyen = 30 x 25 x 30 cm Grand = 100 x 100 x 100 cm |
Moyen = 30 x 30 x 30 cm Grand = 160 x 80 x 60 cm |
Moyen = 32 x 16 x 16 cm Grand = 63 x 33 x 55 cm |
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Coût |
$-$$$ |
$ |
$$ |
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Épaisseur de paroi minimale |
* |
*** |
** |
Voici ce que vous devriez garder en tête au moment de choisir votre méthode d’impression 3D.
En plus de la taille de l'enveloppe, il y a plusieurs facteurs à considérer.
L’étape de conception aura certainement une incidence sur le choix de la technologie de fabrication additive, si c’est le procédé de fabrication envisagé. Il est important de comprendre que le choix du procédé dépend de la compatibilité de la conception avec le procédé lui-même. D’ailleurs, nos spécialistes travaillent de près avec nos clients pour optimiser la conception pour la technologie sélectionnée, car chaque technologie a ses particularités.
Il est nécessaire de valider les épaisseurs minimales de parois de la pièce et les limites du procédé. Par exemple, certaines technologies seront plus appropriées que d’autres pour les parois minces, soient le SLS et le SLA.
Le degré de précision pouvant être atteint varie selon le procédé, la géomérie et volume des pièces. Ainsi, il est nécessaire de valider les requis de tolérances, car cela aura une incidence sur le choix de la technologie. À titre d’exemple, si la pièce doit répondre à des exigences élevées en termes de précision et ne nécessite pas une durabilité accrue, le procédé SLA pourrait être privilégié.
Il faut aussi bien sûr évaluer si la taille de l’enveloppe de fabrication est adéquate pour le projet. Dans le cas contraire, la pièce peut toujours être imprimée en plus petites sections qui sont par la suite assemblées, mais parfois, il peut être nécessaire d’obtenir une grande pièce en un seul morceau. Selon les procédés et types d’équipements, il existe évidemment une grande variété de formats d’enveloppe de fabrication. Solaxis se spécialise dans le grand format depuis 2010 du côté FDM/FFF, où se trouvent leurs plus grandes imprimantes, allant jusqu’à 1 mètre cubique (40 x 40 x 40 pouces). De plus, les équipements de Solaxis procurent une excellente stabilité de production, fiabilité et répétabilité pour les pièces de grand format.
Ainsi, dans le cas où les pièces se caractérisent par leur dimension conséquente, la technologie FDM/FFF est généralement à privilégier, car il y a beaucoup plus d'offres de grand format dans le marché avec les imprimantes filaires.
Quant à l’impression 3D SLS, elle s’avère généralement une avenue de choix pour fabriquer des pièces de plus petit format en petite ou moyenne série.
La sélection de la technologie d’impression 3D dépend aussi du type d’application désiré. En l’occurrence, il est possible de développer des prototypes pour valider des concepts géométriques ou fonctionnels, de fabriquer des pièces à usage final, des gabarits ou de l’outillage.
Il va de soi que dépendamment du type d’application, les exigences ne sont pas les mêmes. Il s’agit alors de se questionner sur les caractéristiques et les fonctionnalités recherchées des pièces : quelles sont les exigences mécaniques (résistance chimique, thermique, résistance aux chocs, à l’élongation, biocompatibilité, etc.) ? Quel est l’impact des facteurs environnementaux sur la durabilité (taux d’humidité, UV) ? La pièce doit-elle répondre à certains standards ou normes ?
À titre d’exemple, lorsque la durabilité et les exigences mécaniques sont élevées, l’impression 3D SLS ou FDM est à privilégier, selon les propriétés recherchées et/ou normes à rencontrer. La grande diversité de des matériaux et imprimantes du côté FDM / FFF permet de répondre efficacement à différents enjeux, du simple prototype de validation jusqu'à une pièce de production à très haute performance.
De plus, chez Solaxis, plusieurs de nos imprimantes FDM se démarquant par leur technologie avancée, sont configurées pour la production de pièces aux standards aéronautiques.
L'impression 3D SLS est largement utilisée pour la production de pièces à usage finale en courtes et moyennes séries. Les polyamides utilisés permettent un excellent rapport qualité-prix.
Le procédé SLA est plus adéquat pour imprimer des pièces aux spécificités essentiellement esthétiques qui ne sont pas soumises à un environnement critique.
Dépendamment de l’application et des requis fonctionnels de la pièce, la sélection du matériau est un paramètre à ne pas négliger. L’analyse des matériaux compatibles et disponibles à la technologie est nécessaire.
L’impression 3D FDM requiert des filaments thermoplastiques, le procédé SLA des résines photopolymères et la fabrication SLS des poudres polymères.
Le FDM/FFF offre une grande variété de thermoplastiques majoritairement connus et avec historique, facilitant leur utilisation. Les gammes varient des matériaux standards à haute performance : ABS, polycarbonate, des nylons / polyamides, PEI, PEKK, thermoplastiques renforcés de fibres de carbone, etc.
Évidemment, les matériaux plus haut de gamme nécessitent des imprimantes et des systèmes plus sophistiqués. Solaxis possède des imprimantes FDM/FFF robustes avec chambre chauffée, permettant d’employer avec fiabilité des matériaux plus exotiques et à haute performance, se distinguant par leurs excellentes propriétés mécaniques.
Du côté SLS, l’offre matériaux est généralement plus limitée, et tournera surtout autour des polyamides PA 12 ou PA 11. Ces nylons offrent d’excellentes propriétés mécaniques, sont très appréciés dans de nombreuses applications, et de plus, les pièces par SLS sont isotropes. Cela rend le SLS tout à fait intéressant pour les pièces à usage final.
Le SLA offre une grande variété de choix de matériaux. Cependant, de par la nature du procédé, les pièces SLA sont généralement moins durables dans le temps peu importe le matériau, car elles ont tendance à se fragiliser avec les UV. Dans le cas où c’est plutôt l’esthétique qui est un critère d’importance et que les pièces ne sont pas soumises à un environnement critique, l’impression 3D SLA de thermodurcissables peut être un choix adéquat.
Bien entendu, l’étape de post-traitement permet bien souvent de répondre aux exigences en termes de fini de surface. Mais si cela peut être évité, vous pouvez économiser du temps et de l’argent. Dépendamment du fini recherché, certaines technologies sont donc à privilégier.
À l’état brut, les pièces SLS sont très esthétiques, avec un fini assez lisse et une excellente résolution pour les fins détails. Le fini de surface est toutefois un peu granuleux. Les pièces FDM/FFF sont généralement rugueuses et présentent des stries de fabrication, plus ou moins apparentes selon l’orientation des pièces lors de la fabrication.
Le procédé SLA se prête aux finitions très lisse, transparente, brillante et au placage. Le FDM peut aussi être utilisé pour différents types de fini avec peinture : fini brillant, mat, et également le placage. La technologie SLS peut être employée avec des post-traitements de teinture et de scellage par vapeur forcée.
Pour choisir une technologie, questionnez-vous aussi sur votre volume de production. En effet, un procédé comme l’impression SLS où il est possible de produire plusieurs petites pièces rapidement dans un même lot (nesting) est idéal pour les courtes et moyennes séries. Cela est d'autant plus vrai que la cadence de production élevée et le respect des délais influencent directement les coûts.
Pour résumer, le facteur principal à analyser lorsqu’il s’agit de choisir le procédé d’impression 3D (FDM vs. SLA vs. SLS) est le type d’application, soit les caractéristiques et les fonctionnalités de la pièce. Alors que les technologies FDM et SLS permettent de répondre à des enjeux mécaniques, lorsqu’il s’agit de concevoir des pièces se caractérisant par leur esthétique, le SLA est un choix judicieux. Le choix des matériaux et les spécificités de fabrication découlent des fonctionnalités ou de l’usage final de la pièce.
Des questions ? Chez Solaxis, notre équipe de professionnels travaille en étroite collaboration avec sa clientèle pour optimiser la conception et sélectionner le procédé adéquat en fonction des caractéristiques de la demande.