Tous les processus de fabrication ont des forces et des faiblesses uniques. Il existe de nombreux processus d'impression 3D, et pour choisir le processus adapté à vos besoins, il faut comprendre ces processus. Pour vous guider à travers les options, nous allons d'abord parler des facteurs à prendre en compte (comme les matériaux utilisés dans ce processus, le coût, la vitesse, les limitations de taille, etc.), puis nous parlerons de la façon dont chaque processus d'impression 3D se compare à ces caractéristiques. Alors, tout d'abord, voici les facteurs que vous voudrez peut-être prendre en compte lors de la sélection d'un processus d'impression 3D.

• Disponibilité des matériaux : tenez compte des propriétés des matériaux requises pour votre projet, telles que la flexibilité, la solidité, la durabilité et la résistance à la chaleur. Différents procédés d'impression 3D utilisent différents matériaux, alors choisissez-en un qui peut fabriquer des pièces avec les propriétés dont vous avez besoin. Par exemple, la modélisation par dépôt de fil fondu (FDM, impression 3D plastique couramment utilisée avec les imprimantes 3D grand public et de bureau) convient aux thermoplastiques, la SLA (également couramment disponible) aux photopolymères et la SLS à divers matériaux à base de poudre, notamment les plastiques et les métaux. Si vous pensez que votre pièce risque d'être manipulée brutalement ou qu'elle présente de petites caractéristiques qui pourraient facilement se casser, vous devez utiliser des procédés qui produisent des pièces plus durables.
• Aspect : Certains procédés d'impression 3D (comme FDM) produisent des lignes ou des taches sur les couches qui peuvent être trop inesthétiques si vous essayez de fabriquer des pièces qui doivent être esthétiques. D'autres procédés n'offrent pas beaucoup d'options de couleurs.
• Exigences de post-traitement : certains processus d'impression 3D nécessitent davantage de post-traitement, comme le retrait du support ou la finition de surface, tandis que d'autres nécessitent un post-traitement pour répondre à des exigences particulières de la pièce. Choisir le bon processus d'impression 3D peut vous faire gagner du temps et de l'argent en post-traitement.
• Limites de taille : Tenez compte de la taille de l'objet que vous souhaitez imprimer et assurez-vous que la technologie que vous choisissez permet d'imprimer dans cette taille. Certaines imprimantes 3D peuvent produire à moindre coût des objets plus grands, tandis que d'autres procédés d'impression 3D peuvent vous obliger à découper votre pièce en plusieurs parties, puis à les assembler ou à payer pour du temps d'impression sur des machines beaucoup plus grandes et plus chères.
• Vitesse de production : évaluez la rapidité avec laquelle vous avez besoin de votre objet imprimé en 3D. Certaines technologies, comme FDM, peuvent être suffisamment rapides pour de petites quantités avec un délai de production de plusieurs jours, tandis que SLS ou Multi Jet Fusion (MJF) seront plus efficaces pour des lots plus importants et des délais de production plus courts. Tous les types d’impression 3D peuvent devenir « plus rapides » simplement en utilisant plus de machines pour produire les pièces.
• Coût : Le coût de l'impression 3D peut varier considérablement en fonction de la technologie, des exigences, des matériaux et de l'équipement. Certaines technologies sont tout simplement 10 fois plus chères dès le départ.
• Considérations environnementales : certains procédés d'impression 3D produisent davantage de déchets ou nécessitent des matières dangereuses. Le filament d'acide polylactique (PLA) est d'origine biologique et peut être composté industriellement, tandis que d'autres matières premières d'impression 3D sont dangereuses pour votre santé et pour l'environnement. Vous pouvez prendre en compte l'impact environnemental du procédé de fabrication que vous avez choisi et prendre une décision éclairée en fonction de vos objectifs de durabilité.

Nous avons passé en revue les facteurs que vous voudrez peut-être prendre en compte lors de la sélection d'un processus d'impression 3D qui vous convient. Nous fournissons également des services de conception et de fabrication d'impression 3D chez American Filament, alors n'hésitez pas à nous contacter à sales@americanfilament.us et nous vous aiderons à régler tout cela. Passons maintenant à certains processus d'impression 3D à prendre en compte.

Modélisation par dépôt de fil en fusion (FDM) :

Commençons par présenter un peu le FDM. Le FDM fonctionne en chauffant et en poussant un filament de plastique (généralement du filament PLA, mais une variété de matériaux de filament sont également disponibles) à travers un trou pour déposer du plastique petit à petit, couche par couche, pour construire la pièce à partir du lit d'impression. Imaginez un pistolet à colle chaude sur un bras robotisé qui pousse la colle chaude à des endroits précis pour fabriquer quelque chose. L'impression 3D FDM est en fait assez similaire. Des structures de support sont souvent nécessaires sous les surplombs (pour empêcher la buse de pousser le plastique dans les airs) et sont retirées pendant le post-traitement.

Nous allons maintenant voir comment la technologie FDM se positionne en termes de matériaux, d'apparence, de post-traitement, de limites de taille, de vitesse de production et de coût.

Matériaux : FDM propose une large gamme de matières plastiques allant du PLA aux composites en fibre de carbone. Ces matériaux peuvent être solides, rigides, résistants et même conducteurs d'électricité. FDM propose des matériaux qui couvrent à peu près tout ce qui est disponible dans les pièces moulées par injection.

Aspect : les pièces FDM peuvent être imprimées dans une large gamme de couleurs similaires à celles des pièces moulées par injection. Les impressions 3D multicolores sont également possibles et cette capacité n'est pas courante parmi les processus d'impression 3D. Les impressions FDM à faible coût peuvent souffrir de lignes de couches visibles ou de taches et de points, mais les imprimantes 3D de haute qualité sont capables d'imprimer des pièces presque sans couture. De nombreux problèmes d'apparence peuvent être résolus en post-traitement, mais cela vous coûtera du temps ou de l'argent.

Post-traitement : les pièces FDM sont fabriquées à partir de plastique, donc tout ce que vous pouvez faire sur un plastique, vous pouvez le faire sur des pièces FDM, comme le ponçage, la peinture, le lissage chimique en phase vapeur ou la fusion et la fusion de pièces ensemble.

Limites de taille : Parmi toutes les options d'impression 3D, les imprimantes 3D FDM sont celles qui permettent de produire de grandes pièces au moindre coût. De nombreuses imprimantes FDM bon marché mesurent 300 x 300 x 300 mm (12" x 12" x 12"), de nombreuses imprimantes FDM industrielles mesurent jusqu'à 1 000 mm x 1 000 mm x 1 000 mm (40" x 40" x 40") et il est tout à fait possible de trouver des machines encore plus grandes. Si vous souhaitez imprimer en 3D des objets de grande taille, l'impression 3D FDM vaut certainement la peine d'être envisagée.

Vitesse de production : une seule imprimante 3D FDM est relativement lente. Les petites pièces peuvent être imprimées en 30 minutes, tandis que les pièces plus grandes et très détaillées peuvent prendre plusieurs jours. L'impression FDM peut être rapide pour la production en grande série si votre fournisseur utilise plusieurs imprimantes 3D simultanément. Il est possible que les fermes d'impression 3D contiennent des centaines, voire des milliers d'imprimantes 3D, ce qui permet à l'impression 3D FDM de produire des milliers de pièces en une seule semaine.

Coût : l'impression 3D FDM offre le coût le plus bas du marché, mais certains procédés haut de gamme au sein de FDM (comme l'impression dans des matériaux de qualité technique) peuvent coûter aussi cher que les procédés d'impression 3D alternatifs.

Considérations environnementales : l'impression 3D FDM utilise du plastique et produit donc des déchets plastiques. Certains plastiques peuvent être recyclés tandis que d'autres ne le peuvent pas.

L'impression FDM est le type d'impression 3D le plus populaire parmi les amateurs d'impression 3D, en raison de son prix abordable et de son accessibilité. La FDM a également de nombreuses utilisations dans les applications industrielles pour les mêmes raisons, et parce qu'elle est très efficace pour produire des pièces de grande taille, structurelles ou fonctionnelles. Vous voudrez probablement définir l'impression 3D FDM comme le processus qui vous convient le mieux et ne l'éliminer comme processus approprié que si ses défauts (les pièces sont fabriquées en plastique et peuvent présenter des imperfections de surface telles que des lignes de couche ou des taches et des boutons) la disqualifient en fonction de vos besoins.

Stéréolithographie (SLA)

La technologie SLA utilise une résine photopolymère qui se solidifie lorsqu'elle est exposée à la lumière ultraviolette (UV). Une plate-forme de construction est immergée dans la cuve de résine et un laser ou un projecteur durcit sélectivement la résine couche par couche pour créer la forme souhaitée. Après l'impression, la pièce est nettoyée, les structures de support sont retirées et elle est post-durcie à l'aide d'une lumière UV pour la solidifier davantage et améliorer les propriétés mécaniques. La technologie SLA est connue pour sa finition de surface lisse et sa capacité à produire des pièces avec de très petits détails. Parlons maintenant des avantages et des inconvénients de l'impression 3D SLA.

Matériaux : Le SLA propose relativement peu de matériaux (tous en plastique thermodurcissable), car le processus par lequel la résine est polymérisée ne fonctionne pour aucun matériau. Parmi les plastiques disponibles, il existe cependant une gamme décente de propriétés de matériaux, vous pouvez donc sélectionner différentes plages de ténacité, de solidité et de résistance à la chaleur.

Aspect : Les pièces SLA sont connues pour leur finition lisse et esthétique. Le procédé SLA est idéal pour les figurines de jeux de table ou les pièces artistiques. Les pièces SLA sont généralement grises, mais vous pouvez ajouter des pigments à la pièce pour lui donner une couleur différente. En raison du procédé utilisé pour réaliser les impressions SLA, vous n'aurez pas la possibilité d'avoir plusieurs couleurs sur une seule couche de l'impression SLA.

Post-traitement : Le processus SLA lui-même comporte davantage d'étapes que l'on pourrait appeler post-traitement, et ces étapes ajoutent du temps pour chaque impression effectuée en SLA, mais comme le SLA a des capacités multicolores limitées, vous devrez faire peindre une pièce si vous souhaitez qu'elle ait plusieurs couleurs.

Limites de taille : En règle générale, les imprimantes 3D SLA ont un petit volume d'impression, il est donc plus coûteux de produire des impressions 3D SLA de grande taille. Une imprimante 3D SLA de bureau grand public typique a un volume d'impression de seulement 5 x 3 x 6 pouces (130 x 82 x 160 mm), mais il est possible de trouver de grandes imprimantes 3D industrielles à résine de 60 x 30 x 22 pouces (1500 x 750 x 550 mm) ou même plus.

Vitesse de production : les imprimantes 3D SLA sont relativement rapides, car elles sont capables de solidifier plusieurs endroits d'une couche en même temps. Le temps nécessaire à la production d'une pièce est environ 2 à 3 fois plus rapide que l'impression 3D FDM, et de nombreuses imprimantes 3D peuvent être utilisées en parallèle pour produire rapidement de nombreuses pièces.

Coût : L'impression 3D SLA est le deuxième procédé d'impression 3D le moins cher (de manière générale) derrière l'impression 3D FDM.

Considérations environnementales : l'impression 3D SLA utilise des produits chimiques sales qui sont dangereux pour votre santé ainsi que pour l'environnement. Ceux-ci peuvent être manipulés en toute sécurité, mais en fin de compte, l'impression 3D SLA n'est pas une option très respectueuse de l'environnement.

L'impression 3D SLA est la méthode la plus populaire pour imprimer en 3D des petites pièces très détaillées qui doivent être belles. Ses principaux inconvénients sont qu'elle nécessite une étape de peinture si vous souhaitez obtenir des pièces multicolores, et le processus lui-même est relativement sale par rapport à l'impression 3D FDM. C'est un processus relativement bon marché et certainement à considérer pour vos impressions artistiques ou esthétiques !

Traitement numérique de la lumière (DLP)

Le procédé DLP est similaire au procédé SLA, mais utilise un projecteur de lumière numérique au lieu d'un laser pour durcir la résine photopolymère. La couche entière est exposée en une seule fois, ce qui la rend plus rapide que le procédé SLA, mais la taille de fabrication est souvent plus petite. Le procédé DLP produit des pièces avec une haute résolution et des surfaces lisses, comparables au procédé SLA. Dans l'ensemble, le procédé DLP est très similaire au procédé SLA (du point de vue de quelqu'un qui recherche le bon procédé pour fabriquer une pièce), veuillez donc vous référer au procédé SLA pour avoir une idée de l'adéquation du procédé DLP à vos besoins.

Fusion multijet (MJF)

La technologie MJF est une technologie d'impression 3D à base de poudre qui utilise un matériau à grains fins et un agent de fusion. Un réseau de jets d'encre applique sélectivement l'agent de fusion sur une couche de poudre, et un élément chauffant fusionne le matériau. Ce processus est répété couche par couche, comme d'autres processus d'impression 3D. La technologie MJF produit des pièces très détaillées, dotées de bonnes propriétés mécaniques et des temps de production relativement rapides. Aucune structure de support n'est nécessaire car elle est simplement maintenue par la poudre située en dessous, et toute poudre restante est retirée et peut être réutilisée après l'impression.

Matériaux : Le procédé MJF offre une large gamme d'options de matériaux similaires aux matériaux disponibles dans l'impression 3D FDM. Le procédé MJF lui-même produit généralement des pièces relativement homogènes et isotropes capables d'atteindre leur résistance et leur durabilité maximales.

Aspect : les pièces MJF peuvent avoir des détails fins, mais ont une rugosité de surface similaire à celle du papier de verre ou d'une pièce moulée, ce qui donne aux pièces un aspect mat. Certaines machines MJF peuvent imprimer des pièces en plusieurs couleurs.

Post-traitement : les pièces MJF peuvent être lissées par ponçage, culbutage et polissage chimique. Elles peuvent être finies avec des revêtements tels que des colorants ou des peintures.

Limites de taille : les imprimantes MJF existent dans une large gamme de tailles. Il n'existe pas d'imprimantes MJF de bureau grand public, et une imprimante MJF industrielle typique mesurerait environ 11 x 15 x 15 pouces (284 x 380 x 380 mm), mais vous devez contacter un fournisseur pour connaître ses capacités.

Vitesse de production : les imprimantes 3D MJF sont très rapides, car chaque couche est rapidement fondue en quelques secondes. Le temps nécessaire à la production d'une pièce est généralement 100 à 1 000 fois plus rapide que l'impression 3D FDM, et de nombreuses imprimantes 3D peuvent être utilisées en parallèle pour produire rapidement de nombreuses pièces.

Coût : L’impression 3D MJF est un procédé relativement coûteux. Les brevets MJF sont toujours valables, il n’existe donc pas d’imprimantes MJF de niveau amateur sur le marché aujourd’hui. Une imprimante MJF « d’entrée de gamme » coûte plus de 100 000 $, et cette somme doit être récupérée par l’entreprise d’impression 3D. Les imprimantes MJF étant très rapides, l’amortissement du coût de l’imprimante sur chaque pièce produite est inférieur à ce qu’il serait autrement, mais les pièces MJF d’entrée de gamme sont dans la plupart des cas plus chères que les pièces FDM ou SLA d’entrée de gamme.

Considérations environnementales : l'impression 3D MJF utilise des plastiques. Certains plastiques peuvent être recyclés et d'autres non. Étant donné que MJF utilise de la poudre et ne nécessite aucun support, elle utilise efficacement les matériaux et le processus de production lui-même produit relativement peu de déchets.

Le procédé MJF est le premier procédé purement industriel dont nous avons parlé jusqu'à présent. Le FDM et le SLA proposent tous deux des options de qualité industrielle, mais également des alternatives grand public à moindre coût. Les imprimantes MJF sont incroyablement rapides, de sorte qu'une pièce individuelle peut vous être expédiée plus rapidement que ne le pourrait même une ferme d'impression d'imprimantes FDM. Les pièces MJF sont relativement solides car le procédé se prête à des pièces finales plus isotropes et homogènes.

Frittage sélectif par laser (SLS)

Le procédé SLS utilise un laser de haute puissance pour fritter des matériaux en poudre (comme du nylon, du polyamide ou des métaux) couche par couche. Étant donné que la poudre non frittée fournit un support, aucune structure de support supplémentaire n'est nécessaire. Une fois le processus terminé, la pièce est retirée du lit de poudre et tout excès de matériau est brossé ou soufflé. Le procédé SLS est connu pour sa capacité à produire des pièces complexes et fonctionnelles avec de bonnes propriétés mécaniques.

Matériaux : SLS offre la plus large gamme de matériaux, y compris les plastiques et les métaux. Les propriétés des matériaux obtenues par impression SLS peuvent être très bonnes si la pièce est traitée correctement. Des moteurs de fusée ont été fabriqués et testés avec succès grâce à ce procédé.

Aspect : Les pièces SLS ont généralement une surface légèrement rugueuse. Les pièces SLS sont généralement monochromes (une seule couleur), mais les recherches et le développement récents ont permis de produire des pièces SLS multicolores, il est donc possible de produire des pièces SLS multicolores à l'avenir !

Post-traitement : les pièces SLS peuvent être lissées par ponçage, culbutage et polissage chimique. Elles peuvent ensuite être finies avec des revêtements tels que des colorants ou des peintures. De plus, les pièces métalliques SLS sont souvent post-traitées par machine, anodisation ou autres procédés de finition des métaux.

Limites de taille : les imprimantes SLS existent dans une large gamme de tailles. Certaines imprimantes SLS ont la taille d'une petite voiture, mais le volume de construction de ces imprimantes est souvent d'environ 12 x 12 x 12 pouces (300 x 300 x 300 mm).

Vitesse de production : les imprimantes SLS peuvent être très rapides, mais leur vitesse dépend du matériau avec lequel vous imprimez. Les pièces métalliques nécessitent plus d'énergie pour fondre et sont donc plus difficiles à imprimer rapidement.

Coût : L'impression métal SLS est le type d'impression 3D le plus cher que nous ayons abordé. À l'inverse, l'impression plastique SLS est assez compétitive par rapport à certaines des autres options d'impression 3D plastique que nous avons déjà évoquées.

Considérations environnementales : les imprimantes SLS nécessitent beaucoup d'énergie et d'espace au sol. Certaines imprimantes SLS nécessitent des bâtiments entiers pour répondre aux besoins en énergie et en ventilation. L'impact environnemental dépend également quelque peu du matériau que vous utilisez.

L'impression 3D SLS est la plus polyvalente et la plus haut de gamme des options d'impression 3D que nous avons évoquées jusqu'à présent. Si vous souhaitez imprimer du métal dans une forme complexe difficile à créer avec une machine traditionnelle, par moulage ou par d'autres procédés de travail des métaux, c'est la solution qu'il vous faut. Si vous souhaitez imprimer une pièce en plastique, vous voudrez probablement d'abord envisager l'une des autres options ci-dessus.

En conclusion

Chacun de ces processus d'impression 3D présente des avantages et des inconvénients uniques. Le processus le mieux adapté à vos besoins dépend de plusieurs facteurs et des exigences de vos pièces, notamment les matériaux, l'apparence, le post-traitement, les limites de taille, la vitesse de production et le coût. Si vous avez besoin d'aide pour décider, veuillez nous envoyer un e-mail à sales@americanfilament.us et nous vous guiderons tout au long du processus de fabrication de vos pièces, que vous en ayez besoin d'une ou de 100 000 !