SLA et FDM :comparaison des technologies d'impression 3D courantes

La fabrication additive, et plus particulièrement l'impression 3D moderne, a parcouru un long chemin depuis son développement initial en 1983. Les pièces imprimées en 3D d'aujourd'hui peuvent atteindre une résolution et des tolérances élevées. Deux des techniques les plus courantes sont la stéréolithographie (SLA) et la modélisation par dépôt de fusion (FDM). Bien que les deux aient émergé dans les années 1980, ils utilisent des manières distinctes de fabriquer des pièces et, par conséquent, les pièces finales offrent chacune des avantages différents.

Les pièces SLA fabriquées avec la résine MicroFine Gray™ de Protolabs atteignent une résolution de micro précision.

Comment fonctionne le SLA ?

SLA utilise des résines photopolymères comme matière première pour ses pièces. Les photopolymères ont besoin de la lumière ultraviolette intense d'un laser pour se fixer, et c'est l'idée centrale derrière le SLA. La construction se déroule sur une plate-forme immergée dans la résine. Un laser se trouve au-dessus du réservoir et, dirigé par des miroirs de précision, fusionne la résine liquide, la durcissant pour obtenir la forme de pièce souhaitée, une couche à la fois. Les structures de support sont les premières couches créées, garantissant que la pièce est solidement fixée à la plate-forme et correctement soutenue. A chaque passage, une lame de recouvrement casse la tension superficielle de la résine au-dessus de la pièce. La pièce est alors construite de bas en haut.

Comment fonctionne FDM ?

L'une des premières formes d'impression 3D, le FDM a été inventé par l'un des fondateurs de Stratasys, Scott Crump. Le concept est simple, c'est un peu comme utiliser un pistolet à colle chaude. Un filament thermoplastique ou une bobine de plastique est chauffé au point de fusion. Le plastique chaud et liquide sort par une buse pour créer une fine couche unique le long des axes X et Y sur la plate-forme de fabrication. La couche refroidit et durcit rapidement. Au fur et à mesure que chaque couche est terminée, la plate-forme est abaissée et du plastique fondu supplémentaire est déposé, faisant croître la pièce verticalement (le long de l'axe Z).

Propriétés matérielles de SLA et FDM

Processus	Comment ça marche	Force	Terminer	Matériel courant
SLA	Photopolymère durci au laser	2 500-10 000 (psi) 17,2-68,9 (MPa)	Couches additives de 0,002 à 0,006 po (0,051 à 0,152 mm) typiques	Photopolymères de type thermoplastique similaires à l'ABS, au PC et au PP
FDM	Extrusions fusionnées	5 200-9 800 (psi) 35,9-67,6 (MPa)	Couches additives de 0,005 à 0,013 po (0,127 à 0,330 mm) typiques	ABS, PC, PC/ABS, PPSU, PEEK, ULTEM

Sur cette pièce FDM, les lignes de calque sont visibles. Photo :3Dhubs.com

Aucune de ces techniques ne crée des pièces aussi solides que celles moulées par injection, par exemple, mais elles conviennent au prototypage rapide. SLA’s thin layers and strong bonding between the layers makes its parts smoother, with minimal striations along the Z axis, the direction of the build.

SLA Considerations

If details and surface smoothness are important for your part, SLA handily beats FDM. In part, because of its roots in laser technology, SLA parts can offer incredibly fine detail, yet pricing is competitive. Also, the SLA ultraviolet light curing process avoids FDM’s issues caused by heat compressing previously drawn layers. Equally important, SLA offers many additional finishing options, such as dyeing and texturing.

With SLA, there are three resolution levels from which to choose, ranging from 0.004 in. (0.1016mm) to 0.001 in. (0.0254mm) for layer thickness. Choosing one over the other not only affects part quality, but manufacturing time, too. Minimum feature size can be as small as 0.0025 in. (0.0635mm) on the XY plane and 0.008 in. (0.2032mm) on the Z axis.

One important issue with SLA parts is their sensitivity to light. As photopolymers, they can degrade from exposure to UV rays, such as sunlight. Adding a protective coating can slow this process.

MicroFine™ is an exclusive Protolabs material available in gray and green. This micro-resolution, ABS-like material can print layers that are extremely thin:just 0.001 in. (0.0254mm). That kind of precision is a prerequisite for building parts with many small feature details and is regularly used for small and highly accurate medical components.

FDM Considerations

FDM uses engineering-grade materials (see chart above) and offers a range of color options. With some FDM printers, parts can be as large as 427 in. x 153 in. x 172 in. (10,845.8mm x 3,886.2mm x 4,368.8mm). Essentially it depends on the size of the build space. Also, FDM parts are moderately priced, making it ideal for hobbyists, dental offices, and classrooms.

FDM’s tolerance is dependent on how the machine is set up, but can be as small as +/-0.0035 in. (+/-0.0015mm). Layer thickness varies based on the material you’re using, and some printers can print as thin as 0.001 in. (0.0254mm), although this would lead to long print times and may not be possible with larger parts.

Because temperature affects the core material, FDM parts are subject to rippled exterior edges caused as new layers are dropped atop previous layers. These Z-axis issues also cause weakness in the build. So, a part’s strength is entirely dependent on the direction in which it was built.

FDM does not do well with wide, flat areas, and has difficulties printing sharp corners, so adding fillets to your design makes sense. For all these reasons, prototyping with FDM works well when accuracy and surface finish aren't critical.

Although FDM gets the check for cost, SLA is quite competitive, especially for cosmetic prototypes with intricate designs. It’s also a go-to process to create forms for injection molding and casting.

When to Use SLA and FDM

With all of these considerations in mind, here is a list of when to use either method.

Use SLA :

• For rapid, complex prototyping
• When precision and a smooth surface finish is important
• When high resolution, fine detail, and accuracy is necessary
• For creating molds for casting to facilitate mass production
• When strength and durability of the model is not crucial (models made from resin may suffer when exposed to the sun for long periods)

Use FDM :

• For prototyping
• When a selection of colors is needed
• For low-cost models
• When precision and surface finish aren’t crucial
• For hobbyist and maker projects

SLA produced this clear, red taillight with a smooth finish and custom post-production painting.

For additional help, feel free to contact a Protolabs applications engineer at 877-479-3680 or [email protected]. To get your next design project started today, simply upload a 3D CAD model for an interactive quote within hours.