Choisir la fabrication additive établie plutôt que les technologies émergentes : quand opter pour des méthodes éprouvées

Le dépôt de filament fondu (FDM), parfois appelé fabrication par filament fondu (FFF), est un procédé de fabrication qui existe depuis l'avènement de la technologie additive. S. Scott Crump a développé et commercialisé ce procédé à la fin des années 1980 et au début des années 90 après avoir fondé Stratasys, et le processus FDM est depuis devenu synonyme de la façon dont beaucoup de gens pensent l'impression 3D aujourd'hui.

Les imprimantes 3D FDM fonctionnent en extrudant des filaments thermoplastiques à travers une buse chauffée et en appliquant des couches de plastique fondu sur une plateforme de construction. Une fois les couches refroidies, la pièce est terminée.

La fabrication avec la technologie FDM est souvent plus simple et plus directe que l'utilisation de technologies additives plus récentes comme la synthèse numérique de lumière Carbon (DLS), la stéréolithographie (SLA) ou la fusion multi-jet HP (MJF) car elle ne fait intervenir que la chaleur et le plastique — pas de cuves, de résines ou de lumières ultraviolettes requis.

Les technologies de fabrication additive de pointe comme DLS et MJF sont excitantes et promettent de nouvelles possibilités — mais cela ne signifie pas nécessairement qu'elles sont l'option la mieux adaptée pour chaque projet. Souvent, les équipes produit — attirées par la nouveauté et l'excitation de la nouvelle technologie d'impression 3D — négligent les avantages des technologies de fabrication additive établies comme le FDM. Cependant, dans de nombreux cas, le FDM produira en réalité les meilleurs résultats.

Pourquoi choisir l'additif établi plutôt que la nouvelle technologie d'impression 3D ?

Les ingénieurs devraient envisager d'utiliser l'additif établi plutôt que la nouvelle technologie d'impression 3D car ces méthodes ont résisté à des décennies de tests en conditions réelles. Puisque le FDM est en usage répandu depuis des décennies, il possède une base de connaissances plus robuste que les technologies plus récentes. Comme ils sont à l'aise avec le processus FDM et conscients de ses limites, les ingénieurs et équipes produit peuvent construire en toute confiance et essayer des conceptions innovantes.

En termes d'options de matériaux, l'additif établi surpasse diverses technologies d'impression 3D. Le FDM est compatible avec une large gamme de thermoplastiques — de l'ABS au nylon en passant par le TPU — qui ont été testés, réglementés et bien reçus pendant de nombreuses années. En fait, les ingénieurs habitués à d'autres procédés de fabrication de plastiques, comme le moulage par injection, peuvent facilement utiliser une machine FDM pour construire une pièce à partir du même matériau exact qu'ils utiliseraient normalement.

Comparativement, les matériaux des technologies d'impression 3D plus récentes sont encore en cours d'évaluation, et dans cinq ou six ans, les équipes produit pourraient découvrir que le matériau qu'elles ont utilisé pour leur dernière série de production n'était pas le meilleur choix pour garantir la performance à long terme. Les ingénieurs peuvent éliminer ce point de douleur potentiel en utilisant l'additif établi.

De plus, le FDM est la seule technologie additive compatible avec l'ULTEM® (PEI), le seul thermoplastique haute performance qui a été approuvé pour une utilisation dans l'industrie aérospatiale. En utilisant l'additif établi, les ingénieurs peuvent poursuivre des cas d'usage plus exigeants et innovants dans des industries strictement réglementées.

Un autre facteur promettant une flexibilité de conception et d'ingénierie plus large dans le processus FDM est la taille physique des machines FDM et de leurs espaces de travail. Les machines FDM sont généralement plus grandes que les nouvelles technologies d'impression 3D, ce qui permet la création de pièces plus grandes. Les machines MJF, SLA et DLS offrent toutes des espaces de travail plus petits, limitant ainsi la taille des pièces manufacturables.

Enfin, le FDM est généralement plus fiable que la nouvelle technologie d'impression 3D en ce qui concerne le prototypage rapide 3D. Ce processus est rapide, fiable, efficace et idéal pour créer de multiples prototypes sans faire grimper les coûts.

Choisir entre les technologies de fabrication additive

Ces avantages clés nonobstant, l'additif établi a ses inconvénients. Par exemple, le FDM n'est généralement pas recommandé pour les produits grand public ou les applications pour lesquelles une finition de surface propre est requise, car l'extrusion de filament laisse souvent des différences de texture notables sur la pièce. Il peut également être difficile de créer de minuscules caractéristiques ou des treillis en utilisant le FDM. Dans de telles situations, il serait plus judicieux d'exploiter une technologie d'impression 3D plus récente.

Lorsqu'il s'agit de décider entre les technologies de fabrication additive, il est préférable de considérer d'abord la taille et la géométrie. Ces facteurs réduiront considérablement le bassin de procédés potentiels. Si un ingénieur veut imprimer une grande pièce en plastique, il peut être assuré que le FDM est probablement parmi les meilleures options de fabrication.

Si un ingénieur veut imprimer une pièce plus modeste en taille, il peut considérer une gamme plus large de procédés, tout en gardant à l'esprit que Carbon DLS n'est recommandé que pour des pièces plus petites que la paume de la main. Si un ingénieur veut imprimer un produit grand public avec des détails complexes ou une haute résolution, il fera mieux de restreindre son évaluation à DLS, SLS ou MJF.

Une fois la taille et la forme prises en compte, les ingénieurs et équipes produit peuvent devenir plus granulaires et commencer à penser aux matériaux, au coût, à la vitesse et au volume de production, et plus encore.

Construire de meilleures pièces avec des conseils et une orientation d'experts

En matière de technologies de fabrication additive, plus récent n'est pas toujours meilleur. Le FDM a été développé il y a plus de trente ans, mais il se classe encore parmi les meilleures technologies de fabrication additive pour le prototypage rapide et la fabrication de grandes pièces.

De plus, il surpasse diverses technologies d'impression 3D en ce qui concerne les matériaux disponibles. Pourtant, il existe des cas où la nouvelle technologie d'impression 3D offre quelque chose que l'additif établi ne peut pas. C'est aux équipes produit de faire leur devoir de diligence pour s'assurer qu'elles sélectionnent la meilleure technologie additive pour leur projet donné.

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