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Oct

Impression 3D: Les différentes technologies

L’impression 3D est une des grandes révolutions technologique et industrielle de ce début de siècle. Le cabinet de conseil Wohlers Associate a évalué le marché de l’impression 3D à 2,2 milliards de dollars en 2012 partagé à moitié entre la vente d’imprimante et la vente de services. Avec une progression du marché de 16% en dix ans, une croissance de plus de 20% est attendue en 2013. Les analystes projètent que le marché pèsera 11 milliards de dollars d’ici 2021 et plus de 30 milliards en incluant les services liés à l’impression 3D. (source)

repartition

Dans cet article je vous propose de faire un tour d’horizon des différentes technologies présentes sur le marché.

Fused Deposition Modeling (FDM)
Selective Laser Syntering (SLS)
Stereolithography Apparatus (SLA)
Digital Light Processing (DLP)
Binder Jetting ou MultiJet Modeling (MJM)

Fused Deposition Modeling (FDM)

FDM est une technologie inventée par Scott Crump, fondateur de Stratasys leader du marché de l’imprimante 3D. Son principe est à la base de la plupart des imprimantes 3D grand public, et existe sous des variantes et noms différents chez d’autres constructeurs. L’impression 3D FDM repose essentiellement sur 2 éléments : Le matériau de modelage et le matériau de support ou de structure. Le matériau de modelage, utilisé sous forme de filaments, est chauffé pour être déposé (Axes X, Y) par couches successives (Axe Z) accompagné du matériau de support. Lorsque l’impression est terminé, il suffit de rompre ou de dissoudre le matériau de support pour utiliser l’objet fini.

Matériaux: ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene), ABSi, PLA (PolyLactic Acid), PPSF/PPSU (PolyphenylSulfone), PC (PolyCarbonate)

Avantages

Bonne Matière (ABS)
Résistance mécanique de l’ABS dans le sens du fil
Rapidité d’impression pour une seule pièce
Inconvénients:

Résistance faible dans le sens du collage
Retrait du support
Lenteur d’impression pour plusieurs pièces
Aspect de surface laissant percevoir les fils fondus

Selective Laser Sintering (SLS)

SLS repose sur le principe de frittage sélectif des matériaux (chauffés et fusionnés). La modelisation par SLS fonctionne à l’aide d’un piston de fabrication, de pistons d’alimentation en poudre, et d’un rouleau pour étaler la poudre. A chaque passage la poudre, déjà préchauffée en dessous du point de fusion, est étalée sur la surface de production par le rouleau. Un laser à forte puissance (Laser à CO2 par exemple) vient alors porter à fusion la poudre aux bons endroits de la surface de production. Le piston de production s’abaisse d’un niveau. La poudre non utilisée et recyclée. Une nouvelle couche de poudre est mise en place et le cycle reprend. Plusieurs techniques sont dérivées de SLS comme Direct Metal Laser Sintering (DMLS) spécialisée sur les poudre métalliques fines, Selective Laser Melting (SLM) qui porte la poudre a fusion dès le départ ou encore , Selective Heat Sintering (SHS) qui utilise des têtes thermiques. 3D System est un des acteurs spécialisé dans cette technologie.

Matériaux : Un large panel de poudres sont disponibles des polymères (nylons, polystirène, …) aux métaux (acier, titane, aliages, …)

Avantages :

La diversité des matériaux
la possibilité de faire des formes intriquées comme dans la production par moulage,
la possibilité d’imprimer plusieurs éléments à la fois.
Inconvénients :

Coût de l’imprimante

Stereolithography Apparatus (SLA)

SLA se base sur l’utilisation de la photopolymérisation de résines photosensibles aux UV. Pour cela une cuve est rempli de résine liquide. Juste en dessous de la surface du liquide vient se positionné un support perforé. L’espace entre ce support et la surface du liquide représente l’épaisseur de la première couche qui va être ciblée par le laser UV. Les parties de la résine touchées par le laser durcissent puis une fois la première couche effectuée, le support s’abaissent pour travailler la deuxième couche. A la fin du processus, la résine en surplus est évacuée et les pièces peuvent être récupérées.

Avantages

Rapidité
Solidité des pièce obtenue
Possibilité d’utiliser les modèles dans les processus de moulage, de thermoformage.
Inconvénients :

Coût de l’imprimante : > 100 000$
Coût des matériaux : entre 80$ et 250$ le litre
Impossibilité de faire des pièces colorées

Digital Light Processing (DLP)

Très proche de SLA, DLP utilise un projecteur UV qui va projeter sur la surface de la résine une image. Le principe reste identique à SLA mis à part que le projecteur permet de raisonner directement en couches et non plus en points. En effet, a chaque projection lumineuse, une couche est réalisée.

Avantages:

Rapidité

Binder jetting ou Multi Jet Modeling (MJM)

L’impression 3D multijet est très proche de l’impression jet d’encre des imprimantes. Elle fonctionne principalement sur l’usage d’au moins deux types de matériaux : un ou plusieurs matériaux de coeur et un liant. L’objet est créé par dépôt et association des deux éléments par couches successives.

Avantages

Diversité des matériaux
Solidité en fonction du liant utilisé et de la méthode de collage

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