Impression 3D FDM vs PolyJet :principales différences et informations comparatives

La modélisation par dépôt fondu (FDM) est une technologie d'impression 3D qui utilise un filament polymère pour « dessiner » des tranches d'un fichier 3D. Il lie les filaments entre eux en les faisant fondre partiellement. PolyJet est également une technologie d’impression 3D, mais elle fonctionne en imprimant à jet d’encre une « image » de chaque tranche dans de la résine acrylique modifiée. Cette image est ensuite entièrement durcie à l'aide d'une lumière UV fixée à la tête d'impression. 

Une grande différence entre FDM et PolyJet réside dans les matériaux utilisés. FDM utilise des filaments de plastiques courants tandis que PolyJet simule ces matériaux à l'aide de diverses résines. Il en résulte une différence de prix importante entre les deux. Le FDM est également limité en résolution par le diamètre du filament. PolyJet, cependant, n'est limité que par la résolution du jet d'encre, ce qui rend sa taille minimale de fonctionnalités 5 à 20 fois plus petite que celle du FDM. Cet article discutera plus en détail des similitudes et des différences entre FDM et PolyJet et proposera des alternatives aux deux.

Définition FDM et comparaison avec PolyJet

La technologie FDM a été créée en 1988 par Scott Crump. Le processus fonctionne en faisant fondre un filament de plastique dans la tête d'impression. La température est contrôlée de manière à ce qu'elle délivre du plastique à l'état de gel qui a suffisamment d'énergie pour fusionner, mais pas assez pour s'écouler. La tête d'impression se déplace dans le plan X-Y et extrude ce gel sous forme d'un fil continu. Les brins fusionnent, mais même les meilleurs imprimeurs ne peuvent empêcher la porosité ou rendre le matériau homogène.

FDM imprime des tranches 2D successives d'un modèle pour créer une représentation 3D solide du fichier. La buse se déplace horizontalement pour tasser soigneusement les mèches contre la couche inférieure. FDM offre deux avantages majeurs par rapport à PolyJet :les coûts de matériaux et de machines. Le matériau FDM coûte généralement 1/10 de plus par kilogramme que la résine PolyJet. Les machines sont également trois à cinq fois moins chères.

Pour en savoir plus, consultez notre article sur le processus d'impression FDM.

Attribut FDM PolyJet

Attribut

Coûts du matériel

FDM

10 $/kg à 50 $/kg

PolyJet

200 $/kg à 500 $/kg

Attribut

Résolution d'impression maximale

FDM

50 à 500 microns

PolyJet

16 à 45 microns

Attribut

Coût en capital

FDM

De 50 $ à 250 000 $

PolyJet

19 000 $ à 700 000 $

Attribut

Peut être facilement entretenu

FDM

Oui

PolyJet

Non

Attribut

Capable d'imprimer des détails fins

FDM

Non

PolyJet

Oui

Attribut

Moins de gaspillage de matériaux

FDM

Oui

PolyJet

Non

Tableau. Comparaison FDM et PolyJet

FDM vs PolyJet :comparaison technologique

FDM est un processus simple qui donne la forme générale des fichiers 3D. PolyJet, en revanche, est une technologie plus complexe qui fournit des représentations 3D dimensionnellement précises, y compris des détails fins. La technologie FDM approche de sa limite supérieure de résolution car de nouvelles améliorations apportées à l'impression en un seul point entraînent des temps d'impression jusqu'à des niveaux peu pratiques. PolyJet n'a pas atteint sa limite de résolution et est toujours en développement.

FDM vs PolyJet :comparaison des matériaux

Impressions FDM à l'aide de polymères courants. Le passage à un matériau différent ne nécessite qu’une modification rapide des paramètres de l’imprimante, et les fournisseurs de matières premières n’ont rien à faire de spécial. En règle générale, les matériaux FDM coûtent entre 10 et 50 dollars le kilogramme. Les matériaux PolyJet, quant à eux, sont des résines complexes et spécialisées. Ces matériaux peuvent optimiser la résistance, la flexibilité, la transparence et une gamme d'autres propriétés. Les matériaux PolyJet coûtent généralement entre 200 $ et 500 $ par kilogramme.

FDM vs PolyJet :comparaison des applications de produits

FDM est l’option peu coûteuse adaptée aux composants robustes et simples. Ses modèles ne peuvent pas être utilisés pour une évaluation mécanique fine, mais les impressions peuvent être précieuses en tant que représentations prototypes de pièces plus épaisses et plus simples. PolyJet est plus cher et convient aux utilisations d'ingénierie et cosmétiques telles que :les contrôles de conception avant l'outillage, la validation des mors/surmoulages, les tests de flexion et les caractéristiques d'assemblage. Si elles sont finies et peintes à la main, les pièces PolyJet peuvent remplacer les pièces cosmétiques et fonctionnelles pour les essais et les échantillons de vente.

FDM vs PolyJet :comparaison des volumes d'impression

La gamme de volumes de construction pour FDM est impressionnante. La plus grande machine FDM (la Terabot) peut imprimer jusqu'à un mètre cube. La plus grande machine PolyJet a une table de 1 000 x 800 mm et une hauteur de construction de 500 mm.

FDM vs PolyJet :comparaison de l'état de surface

Les pièces FDM présentent des gradins de couche visibles dans la direction Z, chacun mesurant généralement de 0,2 à 0,5 mm de hauteur. Cela donne une surface rugueuse et est encore plus visible sur les surfaces courbes. Les pièces PolyJet présentent également des marches Z visibles, mais elles mesurent entre 16 et 45 microns de hauteur, soit moins de 1/10ème de la taille des marches FDM. Les opérations de finition manuelle comme le ponçage et même le polissage peuvent produire des finitions de surface très lisses (jusqu'à une transparence au niveau de la lentille).

FDM vs PolyJet :comparaison des coûts

L'équipement et le matériel d'impression pour FDM sont de loin moins chers que pour PolyJet. Le processus de ce dernier gaspille également jusqu’à 20 à 40 % de sa résine. Les pièces FDM sont produites par de nombreux fournisseurs concurrents, les prix sont donc constamment bas. Les pièces PolyJet, quant à elles, sont plus coûteuses, ce qui en fait un choix raisonnable uniquement lorsque la plus haute qualité ou les moindres détails sont nécessaires.

Quelles sont les similitudes entre FDM et PolyJet ?

1. FDM et PolyJet partagent le même principe de superposition sur l'axe Z à l'aide d'un mécanisme de transport d'imprimante orthogonal.
2. Les deux offrent une gamme de propriétés matérielles qui visent à représenter celles des pièces fabriquées. Les pièces FDM épaisses sont résistantes dans les axes X-Y mais plus faibles dans la direction Z en raison d'une fusion intra-couche imparfaite. Les pièces PolyJet sont également résistantes sur tous les axes en raison de la nature du matériau utilisé.
3. Les deux systèmes sont adaptés au bureau. Les machines nécessitent un environnement de température stable et une bonne ventilation.

Quelles sont les autres comparaisons pour FDM en dehors de PolyJet ?

Les technologies d'impression 3D suivantes sont également comparables au FDM :

1. FDM contre FFF : FFF (fused filament fabrication) est un analogue proche du FDM dans la mesure où il utilise un filament extrudé et chauffé pour construire des tranches de modèle, en s'appuyant sur une fusion partielle pour lier les filaments en un tout. L'absence de chambre d'impression chauffée constitue la principale différence, ce qui rend les modèles FFF sujets aux contraintes résiduelles et à la déformation. Pour en savoir plus, consultez notre guide complet sur FDM vs FFF.
2. FDM contre SLS : Le SLS (frittage sélectif au laser) utilise certains des mêmes polymères courants (comme les nylons) que ceux utilisés par le FDM. Mais le matériau SLS est fourni sous forme de poudre. Pour fabriquer la pièce, un laser fait fondre et fusionner sélectivement la poudre. Pour en savoir plus, consultez notre guide complet sur SLS et FDM.
3. FDM contre LOM : Les modèles LOM (fabrication d'objets laminés) ont une résolution similaire à celle du FDM, mais peuvent être plus solides en raison de leur faible porosité et de leur excellente liaison intra-couche.

Quelles sont les autres comparaisons entre PolyJet et FDM ?

La technologie d'impression 3D suivante est comparable à PolyJet :

• PolyJet contre Multijet : Multijet Printing (MJP) utilise la même technologie jet d'encre que PolyJet. Il utilise une tête d'impression qui dépose des matériaux sur les couches suivantes. Les principales différences entre les deux surviennent au niveau des étapes de post-traitement. Le processus de retrait du support des pièces PolyJet comprend plusieurs étapes. Cela inclut l'utilisation d'un système de jet d'eau et le trempage des pièces dans une solution chimique. Le multijet, quant à lui, nécessite uniquement de conserver les pièces dans un four pour faire fondre la cire de paraffine. Pour en savoir plus, consultez notre guide complet sur Polyjet vs Multijet.

Résumé

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Dean McClements

Dean McClements est titulaire d'un baccalauréat spécialisé en génie mécanique et possède plus de deux décennies d'expérience dans l'industrie manufacturière. Son parcours professionnel comprend des rôles importants dans des entreprises de premier plan telles que Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace et Hyster-Yale, où il a développé une compréhension approfondie des processus d'ingénierie et des innovations.

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