Les imprimantes 3D résine ont-elles besoin de supports ? Découvrez la réponse

La plupart des passionnés d'impression 3D ont découvert ce monde en entendant d'abord parler des imprimantes à dépôt de fil fondu. Cette technologie est sans conteste la plus populaire sur le marché actuellement, et le restera probablement pour les années à venir.

Néanmoins, il est important de connaître la différence entre les deux techniques et d'avoir une compréhension basique de leur fonctionnement. Une des questions les plus courantes sur les imprimantes résine concerne le besoin (ou non) de supports.

J'approfondirai les imprimantes résine et les différences principales avec les FDM. Mais d'abord, allons droit au but et répondons à la question qui vous amène ici : les imprimantes résine ont-elles besoin de supports ?

Les imprimantes 3D résine nécessitent presque toujours une forme de supports pour imprimer la plupart des modèles avec succès, car ils sont requis pour les sections d'un modèle qui n'ont pas de couche précédente à laquelle adhérer. De plus, une structure de support similaire à un radeau (appelée PAD) est utilisée pour éviter que la pièce ne se détache du plateau de construction.

Pourquoi une imprimante 3D résine a-t-elle besoin de supports ?

Il y a beaucoup de désinformation à ce sujet quand on parle d'imprimantes 3D résine. Comme elles sont bien plus chères que leurs homologues FDM, la plupart des nouveaux venus évitent de les acheter. De plus, leur utilisation est bien plus compliquée. Pour opérer une imprimante 3D résine, il faut :

• Un espace ventilé, à cause de la toxicité des gaz émis.
• L'utilisation de gants et lunettes de protection car la résine irrite la peau et le faisceau laser peut endommager les yeux.
• Plus de recherche et connaissances sur la technologie impliquée.

Ce dernier point est le plus important, et c'est pourquoi beaucoup doutent de la nécessité d'utiliser des supports. Certains pensent que le laser durcit (processus de durcissement) la résine instantanément et à des points si précis qu'il n'est pas nécessaire de placer des supports.

En fait, les supports sont tout aussi nécessaires en impression 3D résine qu'en FDM. Le principe est le même : on ne peut pas créer une couche sans matériau qui la maintienne en place.

La différence entre les deux technologies implique que les supports ont des fonctions différentes pendant le processus :

• En FDM traditionnel, le filament « tombe » par gravité, ce qui signifie que certaines parties de l'objet seraient imprimées en l'air, sans base sur laquelle s'appuyer.
• En impression résine, l'imprimante commence à imprimer l'objet dans le sens inverse. Le « plateau » est face vers le bas, et chaque couche imprimée fait monter cette surface. Au final, on obtient un objet orienté à l'envers.

Pour mieux comprendre, prenons un exemple : un objet imaginaire représentant une personne debout, bras le long du corps, doigts pointant vers le bas. La première chose que l'imprimante résine (comme la FDM) fera est d'imprimer la semelle des chaussures. Ensuite, le plateau sur lequel la résine durcie adhère montera un peu et l'impression des chaussures continuera. Puis ça continuera le long des jambes. La seule différence avec le FDM jusque-là est que la personne imprimée est rotée de 180° sur l'axe vertical.

Quelque part entre les genoux et la taille, les premières couches des bouts de doigts devraient être imprimées. Comme le plateau monte, il n'y a rien entre lui et cette nouvelle couche imprimée. Il n'y a donc pas de matériau pour « tirer » cette couche vers le haut. Les bouts de doigts resteront donc collés au film sur lequel les couches se forment, et il en sera de même pour les couches suivantes.

Résultat : on obtiendra espérons-le un homme sans bras et un gros gâchis autour. Beaucoup de matériau coûteux perdu et une imprimante résine toute neuve qui pourrait voler par la fenêtre la plus proche, vous laissant frustré et en colère.

Maintenant qu'on comprend mieux la nécessité des supports en impression résine, plongeons un peu plus dans les différentes structures de supports et les directives de base que tout passionné devrait connaître.

Comment fonctionne une imprimante 3D résine ?

Si vous avez compris l'explication précédente, vous savez déjà pourquoi les supports sont nécessaires en impression résine. Mais je pense qu'il sera aussi utile d'en savoir plus sur le fonctionnement de ces imprimantes. Non seulement je trouve ça intéressant, mais ça nous évitera des erreurs en essayant d'imprimer avec l'une d'elles.

Les imprimantes 3D résine reposent sur un processus appelé photopolymérisation, qui consiste en le durcissement d'une résine liquide par son exposition à un rayonnement lumineux direct. La précision dans la formation de chaque couche est supérieure aux imprimantes FDM grâce à la taille très petite du faisceau lumineux projeté (généralement un laser) et au fait qu'il n'y a pas de composants mécaniques mobiles.

Sans masses mobiles comme l'extrudeur ou la hotend du FDM, aucune vibration n'est créée et transmise à l'objet, rendant les couches également précises encore et encore. Le laser est guidé par des miroirs qui reflètent et dirigent la lumière vers l'endroit exact qui formera la couche.

L'union entre couches se fait par liaisons chimiques, c'est pourquoi elles sont complètement denses et étanches. Mais elles ont encore besoin d'une structure sous chaque couche car on ne peut pas imprimer sur du vide (ou de la résine dans ce cas). C'est la raison pour laquelle il faut placer des supports pour presque tout objet qu'on veut imprimer.

Les bases des supports pour imprimantes 3D résine

Pour commencer, il faut s'assurer que la première couche s'imprime correctement et que l'adhérence au plateau est assez forte pour tirer l'objet entier.

Pour obtenir une bonne adhérence au plateau, Prusa Slicer (et presque tous les slicers résine) incluent une fonctionnalité appelée PAD. Elle consiste essentiellement en un Radeau qui contiendra les supports de la pièce. Il n'est pas pratique d'imprimer sans PAD car cela augmente substantiellement le risque de détachement. De plus, en retirant l'objet fini, on est sûr de ne pas abîmer la surface de l'objet, puisqu'on n'abîmera que les supports et le PAD (Radeau).

Un autre réglage important est l'orientation des objets. Avec une imprimante FDM, il faut essayer de mettre le plus de matière possible sur la base (pour meilleure adhérence des couches). Sur imprimantes résine, l'objet doit être roté à un angle de 10 à 30 degrés, pour minimiser le nombre de supports et créer des couches plus faciles à décoller du film FEP.

Il faut toujours éviter de placer de grandes couches parallèles au plateau. Si vous n'êtes pas encore expérimenté pour trouver la meilleure orientation, PrusaSlicer a une option d'orientation automatique, mais elle le fait souvent de façon sous-optimale, augmentant inutilement les temps d'impression.

N'essayez pas d'économiser du matériau en mettant moins de supports (je sais que la résine est plus chère que les filaments plastiques). Il vaut mieux gâcher un peu plus de matériau sur les supports que sur un échec complet. Gardez aussi à l'esprit que les imprimantes résine sont considérablement plus sujettes aux échecs de porte-à-faux que les imprimantes filament, alors surveillez les zones spécifiques.

Est-il possible d'imprimer en résine sans supports ?

Comme vu précédemment, l'objet est imprimé depuis le bas, avec mouvements ascendants du plateau. Chaque couche est durcie sur un film de FEP (Fluorinated Ethylene Propylene) qui a des propriétés anti-adhésives.

Quand l'axe Z monte, la couche formée entre le film FEP et la couche précédente se détache du film. Il est très important que la capacité d'adhérence du plateau soit supérieure à celle du FEP, sinon la pièce se détachera et l'impression sera ruinée. Pour cette raison, les temps de durcissement des premières couches sont plus longs.

À l'inverse, en FDM, on évite les supports autant que possible. Ils font moche, peuvent casser pendant l'impression, et laissent souvent des marques sur la surface.

Avec ça en tête, si on voulait imprimer une pièce avec une grande base et géométrie adéquate, on pourrait le faire sans supports sans problèmes d'adhérence au plateau chauffant. Par contre, il n'est pas pratique d'utiliser la même logique avec une imprimante SLA. Si les premières couches sont les plus grandes, nécessitent le plus long temps de durcissement, et adhèrent trop au film FEP, elles pourraient se détacher du plateau. Cela aurait les mêmes conséquences qu'en FDM : ruiner l'impression entière.

Les supports ne servent pas seulement à éviter d'imprimer sans matériau dessous. Ils servent aussi à réduire la taille des premières couches et ainsi éviter le problème d'adhérence.

Enfin, comme pour les imprimantes FDM classiques, les angles des projections sur l'objet doivent être considérés pendant le slicing. Un chevauchement suffisant entre couches doit être garanti pour assurer l'adhérence et prévenir la délamination. En conclusion, je vous conseille d'utiliser presque toujours des supports avec une imprimante SLA.

Questions Fréquentes

Les supports en imprimantes résine sont-ils différents de ceux en filament ?

Si vous avez déjà perdu du temps à regarder des vidéos timelapse d'impression 3D sur YouTube comme moi, vous aurez remarqué que les structures de supports sont très différentes en FDM et SLA. Les slicers pour filaments comme Cura ou Simplify3d génèrent des supports en lignes ou grille, car c'est rapide et efficace.

Les imprimantes résine, elles, utilisent des structures ramifiées appelées « tree supports » (supports arborescents), qui accomplissent aussi la fonction d'être suffisamment rigides pour supporter le poids des couches suivantes. Ils sont en contact avec l'objet seulement en petits points, pour réduire les imperfections sur l'objet final une fois les supports retirés.

Pourquoi les supports arborescents ne sont-ils pas largement utilisés en FDM ?

Il vaut la peine de mentionner que Cura propose des supports « Tree-Style » en fonctionnalité. Bien qu'ils puissent sembler similaires aux supports résine au premier abord, vous verrez qu'ils ne sont pas les mêmes. Les supports résine sont plus fins et reliés par de « petites branches », pour plus de rigidité et résistance. Comme le filament a des propriétés mécaniques différentes, il nécessite plus d'épaisseur pour résister au même stress.

De plus, les supports résine doivent supporter le poids du modèle sans casser, donc ils sont générés pour maximiser leur résistance à la traction. Les imprimantes FDM doivent générer des structures résistant aux vibrations et accélérations du processus mécanique, menant à des structures Tree-Support de volume plus grand. Cela implique plus de temps d'impression et plus de consommation de matériau, raison principale pour laquelle les Tree Supports ne sont pas aussi populaires que d'autres structures.

Conclusion

Maintenant, je pense que vous avez une bonne compréhension du fonctionnement interne d'une machine SLA et pourquoi elles nécessitent presque toujours des supports. En résumé, les supports sont requis pour se détacher du film FEP, qui n'est autre que le matériau utilisé pour durcir la couche. De plus, ils sont nécessaires pour les sections de l'impression qui n'auraient pas de couche précédente à laquelle adhérer.

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