Imprimantes 3D FDM vs Résine : Choisir la meilleure option pour vos projets

Les imprimantes FDM et à résine sont les deux types d'imprimantes 3D les plus courants actuellement disponibles sur le marché pour les passionnés et les amateurs d'impression 3D à domicile, et même si ce sont toutes deux des imprimantes 3D, elles ne pourraient pas être plus différentes l'une de l'autre.

Savoir laquelle choisir est quelque chose que je considère comme extrêmement important, car vous voulez obtenir la bonne machine pour vos besoins spécifiques, puisqu'elles fonctionnent très différemment.

Dans cet article, nous passerons en revue ce qu'est l'impression 3D, les différences entre les imprimantes FDM et à résine, laquelle est la plus adaptée à chaque cas d'usage, les coûts associés, et plus encore !

La réponse courte est : Les imprimantes FDM utilisent un filament plastique comme matériau d'impression qui est fondu et déposé pour créer l'objet couche par couche, tandis que les imprimantes à résine utilisent une résine liquide qui est durcie, généralement couche par couche, par une lumière ultraviolette qui la solidifie. Les imprimantes à résine ont une qualité d'impression beaucoup plus élevée que les imprimantes FDM, mais cela a un coût plus élevé, tant en termes de prix d'achat que de coût de fonctionnement de la machine.

Qu'est-ce que l'impression 3D ?

L'impression 3D consiste en un processus qui commence par la numérisation d'un objet, qui peut être conçu avec l'aide d'un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO), qui permet ensuite de matérialiser ce modèle numérique via l'utilisation d'une imprimante 3D, qu'elle soit FDM, l'une des imprimantes à résine, ou tout autre type d'imprimante.

Une fois le design créé, vous devez le trancher (slicer) en utilisant un logiciel de tranchage, conçu pour « trancher » ou « couper » le modèle horizontalement en plusieurs couches et sortir cette information au format g-code.

L'imprimante peut ensuite utiliser cette information pour imprimer le modèle couche par couche, en commençant par le tout bas, en imprimant cette couche entière, puis en montant à la suivante, et ainsi de suite.

Technologie FDM

Cette technologie, aussi connue sous le nom de FFF (Fused Filament Fabrication), consiste à utiliser un filament de polymère thermoplastique qui est poussé à travers une buse extrêmement chaude, environ 200 degrés Celsius, qui fond et dépose le plastique sur une surface plane, appelée plateau, couche par couche.

Imprimantes à résine – Photopolymérisation dans une cuve

Les imprimantes à résine fonctionnent de manière similaire aux imprimantes FDM, dans le sens où elles impriment couche par couche, mais tout le reste est assez différent : Le processus consiste en une cuve remplie de résine photopolymère qui polymérise lorsqu'elle est exposée à la lumière ultraviolette, se solidifiant et formant une fine couche solide.

Le mécanisme contient un laser qui émet de la lumière, qui est déviée par un miroir dans la cuve et dessine la couche à imprimer en deux dimensions. Il a aussi une plateforme qui se déplace du bas vers le haut où l'objet sera « attaché », similaire au plateau d'une imprimante FDM, mais à l'envers.

Cette technologie est connue sous le nom de stéréolithographie, ou SLA.

Il existe d'autres technologies qui utilisent le même phénomène de polymérisation via l'action de la lumière ultraviolette, qui sont : Digital Light Processing (DLP) et MSLA (Masked Stereolithography).

Le DLP est basé sur la projection de l'image de la pièce dans son intégralité. Cette projection est faite à travers un réseau de miroirs mobiles qui projettent l'image entière sur la résine, rendant tout le processus plus rapide.

Le MSLA, aussi connu sous le nom de LED-LCD, est une innovation de la technologie DLP où le réseau de miroirs est remplacé par un dispositif LCD, qui a pour fonction de bloquer ou laisser passer la lumière qui solidifiera alors la résine.

Différences entre imprimantes à filament et à résine

Comme vous avez pu le voir dans la brève description des deux technologies, elles fonctionnent de manière complètement différente et utilisent aussi des matériaux différents : le FDM utilise du filament qui fond et colle à la couche précédente, formant progressivement le modèle, tandis que le SLA, DLP, etc., utilisent de la résine qui est durcie par la lumière ultraviolette.

Regardons maintenant les différences entre la qualité d'impression, la durabilité des pièces qu'elles produisent, les coûts d'avoir l'une ou l'autre, et plus encore.

Qualité d'impression

Ce qui ressort immédiatement en regardant les impressions créées par les imprimantes à résine, c'est la qualité et la précision dans la construction des pièces.

Si nous nous référons aux technologies décrites ci-dessus, nous pouvons déduire que, dans le cas des imprimantes FDM, les épaisseurs de couche sont plus grandes par rapport à celles des imprimantes à résine et, par conséquent, elles ne pourront pas produire des impressions avec autant de détails, ce qui est particulièrement visible dans les miniatures.

Le produit final de l'imprimante à résine a une finition plus uniforme, sans lignes de joint visibles qui sont communes avec l'impression FDM. La qualité d'impression est l'une des différences les plus importantes entre les deux technologies, et les imprimantes à résine produisent en réalité des impressions à résolution beaucoup plus élevée.

Matériaux et durabilité de la pièce imprimée

L'un des points forts, jusqu'à présent, de l'impression FDM est la variété de matériaux disponibles sur le marché, car vous pouvez trouver des centaines de marques, types, couleurs de filament différents, et plus encore, mais avec l'impression à résine, vous êtes beaucoup plus limité.

En plus de cela, et en relation avec le matériau, la résistance globale des modèles qui sortent d'une imprimante à résine est nettement inférieure, sans parler du fait que la résine se dégrade avec le temps lorsqu'elle est exposée à la lumière UV, rendant la pièce encore plus faible.

Enfin, lors de l'impression de prototypes, comme les imprimantes à résine ne sont pas aussi capables d'imprimer de grands modèles que les imprimantes 3D FDM, vous pourriez vous trouver assez limité et devoir diviser le modèle, ou modifier entièrement le design.

Volume d'impression

Le volume de la pièce à imprimer est aussi une limitation, car l'imprimante à résine a des dimensions plus petites et donc un volume d'impression plus petit.

Il faut préciser que nous parlons du marché grand public, c'est-à-dire des imprimantes accessibles à la majorité, et non de celles destinées au marché professionnel.

Vitesse d'impression

La vitesse d'impression est plus élevée avec les imprimantes à résine car la couche à solidifier est imprimée d'un coup, donc si nous imprimons plusieurs modèles, les imprimantes à résine devanceront les imprimantes FDM en termes de vitesse.

Tout comme avec les imprimantes FDM, si vous avez besoin d'augmenter encore la vitesse d'impression, vous pourriez ajuster les paramètres du trancheur pour augmenter la hauteur de couche, ainsi que d'autres paramètres, pour que l'impression se termine plus tôt. Rappelez-vous simplement qu'imprimer plus vite signifie généralement une qualité d'impression inférieure.

Post-traitement

Au moment de finir l'impression, dans le cas du FDM, la pièce est généralement terminée et prête à l'emploi. Bien qu'il vaille la peine de noter que dans quelques occasions, il est nécessaire d'enlever du matériel de support ou de poncer pour l'appeler « terminée ».

D'un autre côté, les imprimantes à résine ne sont pas si simples : la résine non traitée doit être enlevée dans un bain d'alcool isopropylique et l'impression doit ensuite être durcie dans une chambre à lumière UV (ou vous pourriez la laisser au soleil). Enfin, plus souvent qu'autrement, les supports devront aussi être enlevés.

Maintenance

Les imprimantes à résine sont plus compactes et ont moins de pièces mécaniques à régler, contrairement aux imprimantes FDM, qui ont des éléments qui s'usent avec l'utilisation.

Par exemple, vous pourriez rencontrer un scénario où la buse se bouche et vous devez la déboucher, ou les courroies pourraient avoir besoin d'être ajustées ou remplacées, un morceau de filament pourrait tomber dans l'un des ventilateurs de refroidissement et le bloquer, etc.

Les imprimantes à résine avec technologie DLP ou LED-LCD, l'écran LCD peut être endommagé et le film FEP, qui fait partie du bac à résine, peut aussi devoir être remplacé de temps en temps.

Dans l'ensemble, les imprimantes à résine sont plus chères à entretenir car les pièces qui doivent être remplacées, même si ce n'est pas aussi souvent que les pièces d'une imprimante FDM, sont beaucoup plus chères.

Facilité d'utilisation et sécurité

Les imprimantes à résine sont plus faciles à utiliser car il n'y a pas besoin de régler les différents paramètres de l'imprimante elle-même (nivellement du plateau, tension des courroies, etc.), mais une attention particulière doit être portée car la résine est liquide et très toxique, donc vous devez être extrêmement prudent lors de la manipulation de la résine et porter l'équipement de protection requis.

Les imprimantes FDM, d'autre part, utilisent un filament plastique solide, ce qui signifie qu'il n'y a pas de danger impliqué. Cependant, les imprimantes FDM, surtout les bon marché, nécessitent une maintenance constante et vous devrez peut-être aussi niveler le plateau toutes les 5 ou 10 impressions.

Les polymères thermoplastiques et les résines produisent tous deux des gaz qui dans certains cas peuvent être toxiques, comme c'est le cas de l'ABS, qui nécessite de travailler dans des zones ventilées.

De plus, dans le cas des imprimantes à résine et comme je viens de le mentionner, des précautions doivent être prises car le matériau est liquide et relativement toxique, donc vous devez travailler avec des gants pour éviter les réactions cutanées, porter des lunettes de protection, etc.

Coût

Je diviserai le coût en trois composantes :

• Coût d'acquisition.
• Coût du matériau.
• Coût de maintenance.

L'adoption de la technologie réduit son coût à mesure qu'elle devient plus largement disponible grâce à la croissance de l'offre. Le FDM mène la danse à cet égard et clairement le coût d'acquisition est plus bas, bien que les imprimantes à résine pour usage domestique puissent être achetées à partir de 250-300 $ et ne feront que devenir moins chères avec le temps.

Le filament est aussi relativement abordable à environ 20 $ par bobine de 1 kg.

D'un côté, les imprimantes à résine ont besoin d'alcool isopropylique, en plus du photopolymère, pour le durcissement final et les finitions, et comme je l'ai mentionné précédemment, la résine est beaucoup plus chère que le filament, environ 5 fois plus, et il faut ajouter l'alcool isopropylique au mélange, donc maintenant le prix de fonctionnement de l'imprimante est encore plus élevé.

Enfin, le coût de maintenance est plus élevé pour les imprimantes à résine car les pièces qui doivent être remplacées sont beaucoup plus chères que celles d'une imprimante FDM, comme la feuille FEP, qui devrait généralement être remplacée toutes les 20 à 30 impressions ou quand elle montre des signes d'usure.

Les imprimantes FDM, de l'autre côté, ne nécessitent pas vraiment de maintenance préventive, mais comme elles ont beaucoup de pièces mécaniques, elles subissent souvent des dommages qui nécessitent un investissement significatif en temps.

Quelle technologie choisir ?

Choisir quelle imprimante prendre n'est pas si simple, bien que si vous valorisez la qualité d'impression par-dessus tout, je recommanderais d'opter pour une imprimante à résine, mais réfléchissons une seconde :

Premièrement, nous devons être capables d'identifier clairement le problème que nous devons résoudre, et deuxièmement, nous devons connaître nos besoins fonctionnels ou non-fonctionnels.

Voici un exemple pratique :

Supposons que nous voulions développer des dispositifs électroniques fonctionnels à petite échelle, nécessitant un conteneur pour loger le circuit et, en même temps, un mécanisme fonctionnel additionnel.

Je suggérerais de dresser une liste de critères où nous pourrions ensuite pondérer l'importance des caractéristiques que nous voulons que notre modèle ait et donner à chacune une valeur pour mieux déterminer quelle imprimante obtenir selon les résultats :

Critère	Valeur
Vitesse d'impression	5
Précision	2
Qualité d'impression (Résolution)	3
Taille	5
Coût	1

Ceci n'est qu'un point de départ qui vous permet de penser plus objectivement aux avantages et inconvénients des différentes technologies et qui vous permet d'arriver à une conclusion plus raisonnable.

Pour l'instant, les imprimantes à résine offrent un niveau de détail beaucoup plus élevé comparé aux imprimantes FDM et peuvent même imprimer des lots beaucoup plus vite. Cependant, tout cela a un coût plus élevé, devoir manipuler de la résine liquide, acheter et utiliser de l'équipement de protection, utiliser de l'IPA, etc.

Conclusion

Les deux technologies ont leurs avantages et inconvénients ainsi que des caractéristiques distinctives. Maintenant, que se passerait-il si les imprimantes à résine devenaient moins chères, offraient un volume d'impression plus grand, et une plus grande variété de matériaux ? Eh bien, je pense que cela va se produire dans les prochaines années et que les imprimantes à résine gagneront lentement une plus grande part de marché.

Sans entrer dans une analyse exhaustive de l'évolution de la technologie de polymérisation par lumière dans une cuve, il est clair de voir que ces imprimantes ont lentement mais sûrement fait leur chemin sur le marché et sont devenues de moins en moins chères, et je pense que l'avenir de l'impression à résine semble assez prometteur.

Actuellement, sur le marché professionnel, il existe des imprimantes comme la Form 3L qui résolvent une partie des limitations présentées dans cet article, mais celles-ci ne se reflètent pas dans les modèles à bas coût ou pour usage domestique, car ce sont des imprimantes plus chères conçues pour des opérations plus importantes.

Maintenant, même si l'avenir des imprimantes à résine semble très bon, je pense vraiment que, du moins pour la plupart des gens intéressés par l'impression 3D, les imprimantes FDM sont meilleures car elles ne nécessitent pas les mêmes précautions pour fonctionner que les imprimantes à résine, puisque la résine est toxique et il faut être très prudent lors de son utilisation.