Impression 3D FDM : choisir entre solutions de bureau et industrielles

Le dépôt de filament fondu (FDM) est souvent associé à l'idée d'impression 3D bon marché. En fait, le faible coût et la relative simplicité du processus FDM le rendent idéal pour une utilisation dans diverses applications. Un autre avantage est l'impression en couleur, réduisant le coût du post-traitement. Dans les imprimantes FDM, un filament fin de thermoplastiques (c.-à-d. des plastiques qui fondent lorsqu'ils sont chauffés, se solidifient à température ambiante) est introduit dans une buse. La buse chauffe et fond le plastique, qui est ensuite déposé de manière additive en couches minces successives pour construire des modèles 3D.

De nos jours, le processus d'impression 3D FDM peut être utilisé dans divers segments et applications pour l'impression 3D grand public et industrielle.

Impression 3D de bureau

L'impression 3D de bureau ou FDM grand public cible les amateurs et utilisateurs domestiques avec de petites imprimantes 3D abordables et faciles à utiliser. Elle permet aux consommateurs ou amateurs d'expérimenter avec leurs conceptions CAO et d'avoir une idée de leur faisabilité. Puisque les filaments FDM sont également moins chers, cela donne une grande marge pour la correction du design initial et pour toute modification.

Caractéristiques

• Prix : Le FDM est l'une des options d'impression les moins chères disponibles sur le marché. Son prix peut commencer à 200 € déjà. Il est bon marché en termes d'impression ainsi que de matériau de construction. Comparé à ses homologues comme la SLA et le MJF, qui sont également principalement utilisés pour le prototypage, le FDM est moins cher et offre une fabrication sans tracas.
• Volume de construction : Les imprimantes 3D grand public sont conçues pour un usage domestique. Elles peuvent donc être appelées une version mini de leurs homologues professionnelles. La taille d'impression varie de 10 x 10 x 10 mm à 200 x 200 x 200 mm.
• Matériaux : Les matériaux les plus courants pour l'impression 3D amateur sont le PLA, l'ABS, le PETG, l'ASA. Ils sont bon marché et facilement disponibles.
• Résolution : La résolution habituelle d'une imprimante 3D de bureau est de 100-1000 microns dans les directions X-Y et d'environ 500 microns (0,5 mm) dans la direction Z.

Applications

La plupart des imprimantes 3D de bureau ne sont ni assez puissantes ni assez efficaces pour être utilisées pour le prototypage rapide dans les applications industrielles. Elles visent les amateurs et les utilisateurs domestiques qui cherchent à créer des pièces de rechange, des articles personnalisés, des jouets et des objets décoratifs, etc. Le processus d'impression est généralement lent ; un design complexe peut prendre plusieurs heures à imprimer et nécessite souvent une surveillance de l'utilisateur. Les limitations en termes de matériaux d'impression et de vitesse signifient que les imprimantes 3D grand public sont mieux utilisées à la maison.

Limitations

• Volume de construction réduit : Le volume de construction des imprimantes 3D de bureau dépasse rarement 200 x 200 x 200 mm. Cela limite les applications de l'imprimante aux objets de petite échelle.
• Faible résolution : Les imprimantes 3D de bureau impriment généralement à 100 microns. C'est significativement plus bas que la résolution la plus basse disponible sur les imprimantes professionnelles.
• Moins de choix de matériaux : Les imprimantes 3D grand public ne peuvent utiliser qu'une poignée de matériaux plastiques pour l'impression.
• Vitesse d'impression lente : La vitesse d'impression lente et les erreurs d'impression fréquentes sont des défis majeurs pour l'adoption généralisée de l'impression 3D.
• Faible précision : Bien que la précision s'améliore progressivement avec chaque génération d'imprimantes 3D de bureau, elle reste inférieure comparée aux imprimantes 3D professionnelles. Cela limite la complexité des objets qui peuvent être imprimés.

Impression 3D industrielle

L'impression 3D industrielle (également appelée « impression 3D professionnelle ») est l'équivalent industriel de l'impression 3D grand public. Elle est principalement utilisée pour la modélisation de concepts, l'outillage, la fabrication, les prototypes fonctionnels ainsi que les pièces d'utilisation finale. Les imprimantes professionnelles, comme les imprimantes 3D Stratasys, sont significativement plus chères, puissantes et efficaces que les imprimantes de bureau.

Caractéristiques

• Prix : Les imprimantes 3D professionnelles sont utilisées par les concepteurs et les fabricants de produits pour la fabrication de moules et de prototypes. Elles doivent également être capables d'imprimer de grands objets efficacement et sont donc chères. Le matériau de construction est aussi cher. Il se termine normalement par être 5 à 6 fois plus cher que l'impression grand public.
• Volume de construction : Le volume de construction est une considération importante dans les imprimantes 3D professionnelles car il détermine la plus grande pièce qui peut être construite à la fois. La taille de construction varie de 200 x 200 x 300 mm à 914 x 610 x 914 mm selon l'imprimante.
• Matériaux : Les matériaux les plus courants sont le PC, l'ABS M30, l'ULTEM.
• Résolution : La résolution fait référence à l'épaisseur minimale de la couche de construction. C'est une exigence clé pour les applications professionnelles. Les imprimantes professionnelles peuvent imprimer à des résolutions aussi basses que 16 microns (Stratasys Objet1000). Les imprimantes de production haut de gamme peuvent même imprimer des couches de seulement trois microns d'épaisseur (3D Systems Pro 60 HD).

Matériaux

L'un des principaux avantages des imprimantes industrielles sur leurs homologues de bureau est la gamme de matériaux qu'elles peuvent imprimer. La plupart des fabricants ont leur propre portefeuille de matériaux propriétaires spécialement conçus. La large gamme de matériaux disponibles signifie que les utilisateurs finaux peuvent sélectionner le matériau qui correspond à leurs exigences d'impression.
Les imprimantes industrielles permettent également l'utilisation de matériaux beaucoup plus avancés. Par exemple, Xometry offre une option spéciale d'impression 3D FDM pour les pièces en ABS avec le matériau M30 Stratasys, qui a une résistance plus élevée et de meilleures propriétés qu'une option standard.

Applications

Modélisation de concepts

La modélisation de concepts implique de donner vie à des idées et concepts de stade précoce. La modélisation de concepts est courante dans les cabinets de design, d'ingénierie et d'architecture pour les tests, les preuves et l'amélioration des designs bruts initiaux.

Fabrication de moules

Les imprimantes 3D professionnelles permettent aux fabricants de fabriquer des moules et des coulées pour les outils, fixations et gabarits en interne en quelques heures, réduisant considérablement le temps de production.

Fabrication rapide

La réduction des coûts et l'accélération des vitesses de production signifient que les fabricants peuvent utiliser les imprimantes 3D pour créer des pièces d'utilisation finale directement sans outillage. La fabrication rapide peut être une alternative viable à la production en ligne d'assemblage dans les prochaines années si les technologies d'impression 3D continuent de progresser au rythme actuel.

Prototypage rapide

L'un des principaux avantages des imprimantes professionnelles est leur capacité à fabriquer des pièces mobiles dans différents matériaux. Cela permet aux fabricants de produire des prototypes entièrement fonctionnels pour des tests. Le prototypage rapide peut augmenter la productivité et aider à identifier les erreurs tôt dans le processus de conception.

Limitations

Impression coûteuse

Le coût élevé de l'impression découle du matériau de construction cher. Il existe d'autres procédés comme la SLA et le SLS qui sont presque au même niveau de prix et offrent également différents matériaux.

Conclusion

Le tableau ci-dessous donne un bref résumé des deux types d'imprimantes.

	Impression 3D de bureau	Impression 3D industrielle
Prix des imprimantes	€	€€€
Volume de construction	10 x 10 x 10 mm à 200 x 200 x 200 mm	200 x 200 x 300 mm à 914 x 610 x 914 mm
Résolution	~1000 microns (X-Y) – 500 microns (Z)	~3 – 16 microns
Vitesse	Faible	Élevée
Précision	Moyenne	Élevée

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