SLA vs FDM : Comparaison des principales technologies d'impression 3D pour la qualité et la précision

La fabrication additive, et plus spécifiquement 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 haute résolution et des tolérances. Deux des techniques les plus courantes sont la stéréolithographie (SLA) et le dépôt de fil fondu (FDM). Bien que les deux soient apparues dans les années 1980, elles utilisent des méthodes distinctement différentes pour fabriquer des pièces, et par conséquent, les pièces finales offrent chacune des avantages variés.

Comment fonctionne la SLA ?

La SLA utilise des résines photopolymères comme matériau brut pour ses pièces. Les photopolymères ont besoin d'une lumière ultraviolette intense d'un laser pour se solidifier, et c'est l'idée centrale derrière la SLA. La construction se fait sur une plateforme immergée dans la résine. Un laser situé au-dessus du réservoir, dirigé par des miroirs de précision, fusionne la résine liquide, la durcissant pour obtenir la forme de pièce désirée, une couche à la fois. Les structures de support sont les premières couches créées, assurant que la pièce est solidement fixée à la plateforme et adéquatement supportée. À chaque passage, une lame de récouvrage brise la tension de surface de la résine au-dessus de la pièce. La pièce est ensuite construite du bas vers le haut.

Comment fonctionne le 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 jusqu'au point de fusion. Le plastique chaud et liquide émerge à travers une buse pour créer une fine couche unique le long des axes X et Y sur la plateforme de construction. La couche refroidit et durcit rapidement. À mesure que chaque couche est complétée, la plateforme est abaissée et du plastique fondu supplémentaire est déposé, faisant grandir la pièce verticalement (le long de l'axe Z).

Propriétés des matériaux SLA et FDM

Procédé	Fonctionnement	Résistance	Finition	Matériaux courants
SLA	Photopolymère polymérisé au laser	17,2-68,9 MPa (2 500-10 000 psi)	Couches additives de 0,051-0,152 mm (0,002-0,006 po) typiques	Photopolymères type thermoplastique similaires à ABS, PC, PP
FDM	Extrusion fondue	35,9-67,6 MPa (5 200-9 800 psi)	Couches additives de 0,127-0,330 mm (0,005-0,013 po) typiques	ABS, PC, PC/ABS, PPSU, PEEK, ULTEM

Aucune de ces techniques ne crée des pièces aussi solides que celles qui sont moulées par injection, par exemple, mais elles conviennent pour le prototypage rapide. Les couches fines de la SLA et la forte liaison entre les couches rendent ses pièces plus lisses, avec des stries minimales le long de l'axe Z, la direction de la construction.

Considérations pour la SLA

Si les détails et la douceur de surface sont importants pour votre pièce, la SLA surpasse largement le FDM. En partie grâce à ses racines dans la technologie laser, les pièces SLA peuvent offrir un détail incroyablement fin, tout en ayant un prix compétitif. Également important, le processus de polymérisation par lumière ultraviolette de la SLA évite les problèmes du FDM causés par la chaleur comprimant les couches précédemment tracées. Tout aussi important, la SLA offre de nombreuses options de finition supplémentaires, comme la teinture et le texturage.

Avec la SLA, il y a trois niveaux de résolution parmi lesquels choisir, allant de 0,1016 mm (0,004 po) à 0,0254 mm (0,001 po) pour l'épaisseur de couche. Choisir l'un plutôt que l'autre n'affecte pas seulement la qualité de la pièce, mais aussi le temps de fabrication. La taille minimale de caractéristique peut être aussi petite que 0,0635 mm (0,0025 po) sur le plan XY et 0,2032 mm (0,008 po) sur l'axe Z.

Un problème important avec les pièces SLA est leur sensibilité à la lumière. En tant que photopolymères, elles peuvent se dégrader sous l'exposition aux rayons UV, comme la lumière du soleil. L'ajout d'un revêtement protecteur peut ralentir ce processus.

MicroFine™ est un matériau exclusif Protolabs disponible en gris et vert. Ce matériau de micro-résolution, de type ABS, peut imprimer des couches extrêmement fines : seulement 0,0254 mm (0,001 po). Ce genre de précision est un prérequis pour construire des pièces avec de nombreux détails de petites caractéristiques et est régulièrement utilisé pour des composants médicaux petits et hautement précis.

Considérations pour le FDM

Le FDM utilise des matériaux de qualité ingénierie (voir tableau ci-dessus) et offre une gamme d'options de couleurs. Avec certaines imprimantes FDM, les pièces peuvent atteindre 10 845,8 x 3 886,2 x 4 368,8 mm (427 x 153 x 172 po). Essentiellement, cela dépend de la taille de l'espace de construction. De plus, les pièces FDM sont modérément prix, ce qui les rend idéales pour les amateurs, les cabinets dentaires et les salles de classe.

La tolérance du FDM dépend de la configuration de la machine, mais peut être aussi faible que +/-0,0015 mm (+/-0,0035 po). L'épaisseur de couche varie selon le matériau que vous utilisez, et certaines imprimantes peuvent imprimer aussi fin que 0,0254 mm (0,001 po), bien que cela entraîne de longs temps d'impression et ne soit peut-être pas possible avec de plus grandes pièces.

Parce que la température affecte le matériau de base, les pièces FDM sont sujettes à des bords extérieurs ondulés causés par le dépôt de nouvelles couches sur les couches précédentes. Ces problèmes d'axe Z causent aussi une faiblesse dans la construction. Donc, la résistance d'une pièce dépend entièrement de la direction dans laquelle elle a été construite.

Le FDM ne fonctionne pas bien avec les zones larges et plates, et a des difficultés à imprimer des coins vifs, donc ajouter des congés à votre conception a du sens. Pour toutes ces raisons, le prototypage avec FDM fonctionne bien quand la précision et la finition de surface ne sont pas critiques.

Bien que le FDM gagne sur le coût, la SLA est assez compétitive, surtout pour les prototypes cosmétiques avec des designs complexes. C'est aussi un procédé de choix pour créer des formes pour le moulage par injection et la coulée.

Quand utiliser la SLA et le FDM

Avec toutes ces considérations en tête, voici une liste de quand utiliser chaque méthode.

Utilisez la SLA :

• Pour le prototypage rapide et complexe
• Quand la précision et une finition de surface lisse sont importantes
• Quand une haute résolution, un détail fin et une précision sont nécessaires
• Pour créer des moules pour la coulée afin de faciliter la production de masse
• Quand la résistance et la durabilité du modèle ne sont pas cruciales (les modèles en résine peuvent souffrir s'exposés au soleil longtemps)

Utilisez le FDM :

• Pour le prototypage
• Quand une sélection de couleurs est nécessaire
• Pour des modèles à faible coût
• Quand la précision et la finition de surface ne sont pas cruciales
• Pour les projets de makers et amateurs

Pour une aide supplémentaire, n'hésitez pas à contacter un ingénieur d'application Protolabs au 877-479-3680 ou ADMIN@MFGROBOTS.COM. Pour démarrer votre prochain projet de conception dès aujourd'hui, téléchargez simplement un modèle CAO 3D pour un devis interactif sous quelques heures.