Technologies
Les technologies d’impression 3D continuent de se développer, car la fabrication additive ne cesse d’évoluer. L’industrie de l’impression 3D innove en termes d’équipements, de matériaux et de procédés pour créer des objets ou des pièces.
FDM et CFR
Le procédé FDM est une technique de fabrication additive très simple et très répandue. Le fonctionnement consiste en l’extrusion d’un filament de polymère (contenu dans des bobines spéciales) pour obtenir le composant final.
Le matériau se ramollit dans une chambre appelée “hot end”, puis la pression du filament sur la tête provoque son extrusion par une buse. Cette technique est surtout utilisée pour des projets esthétiques de design ou dans la production de prototypes conceptuels et fonctionnels.
Les imprimantes FDM se divisent en deux catégories :
- les imprimantes dites “low-cost” ou plus exactement “non-industrielles”, dont les performances sont limitées et dont les matériaux ne sont pas testés et/ou certifiés selon des normes. Ces machines ont un coût peu élevé et sont accessibles à tous pour une utilisation à domicile. On peut même les trouver en centre commercial ou en ligne.
- Les imprimantes 3D FDM à usage industriel et professionnel, avec des caractéristiques et des matériaux certifiés et performants. Ces machines permettent de produire des pièces définitives et fonctionnelles.
Une grande variété de matériaux thermoplastiques sont disponibles pour cette technologie, comme le PLA, l’ABS, le PETG, le Nylon, l’ASA, le Peek et l’Ultem.
Les domaines d’application vont des prototypes conceptuels et fonctionnels et des petites séries de pièces à l’utilisation finale.
Dans cette technologie, il existe une variante appelée CFR (Continuous Fibre Reinforcement), qui se distingue de toutes les autres sur le marché en ce qu’elle permet d’insérer des renforts en fibres longues dans des pièces à matrice thermoplastique, permettant d’atteindre des qualités proches du métal. En comparaison avec le système FDM de base, cette technologie est mieux adaptée aux pièces d’utilisation finale et en particulier aux équipements de production, en raison des matériaux à haute performance mécanique, dimensionnellement stables dans le temps et dotés de certifications conformes aux normes industrielles (automobile, électronique et aérospatial).
SLS
Le frittage sélectif par laser (SLS) est une technologie d’impression 3D à base de poudre qui utilise un laser pour fusionner plusieurs couches de matériau afin de fabriquer une pièce à usage final. Le laser trace le design de chaque section transversale et, après avoir construit une couche, la plate-forme de construction est abaissée et recouverte par une couche de poudre, une autre couche est construite par-dessus la précédente. Ce processus se poursuit jusqu’à ce que les couches soient terminées et que la pièce soit entièrement finie. À la fin du processus, les pièces produites sont immergées dans un bloc de poudre. Il reste donc à dépoudrer les pièces.
Le frittage sélectif par laser est utilisé dans un large éventail d’applications finales, par exemple dans l’automobile et l’aérospatiale. En raison de sa résistance et de sa capacité à produire des pièces très complexes, le procédé SLS peut apporter des avantages considérables en termes de délais et de coûts pour la production de pièces en petites séries. Le SLS représente une combinaison parfaite de fonctionnalité, de force et de complexité. Comme elle ne nécessite pas d’outillage et de ré outillage coûteux et inefficaces, cette technologie est idéale pour la personnalisation en masse de pièces finales en petit volume. Par rapport à toutes les autres technologies additives, le SLS est la plus adaptée à la fabrication de petits lots de production et à la garantie de pièces présentant une grande isotropie des propriétés mécaniques.
SLA
Il s’agit d’une technologie d’impression 3D qui polymérise une résine photosensible à l’aide d’un laser de faible puissance. Au fur et à mesure que chaque couche est photopolymérisée, la plateforme est soulevée d’un Δ x égal à la hauteur de la couche d’impression. Le processus d’impression ne produit pas un composant final. Ce que l’on obtient de la machine d’impression 3D est une “pièce verte”. À la fin du processus d’impression, les pièces doivent subir un lavage, puis durcissent à l’aide d’un système UV.
La technologie SLA est la technologie qui garantit la meilleure finition de surface et la capacité de reproduire de très petits détails d’un point de vue dimensionnel.
À ce jour, il existe des matériaux qui reproduisent les principaux matériaux thermoplastiques : de l’ABS au polypropylène en passant par les matériaux élastiques. Il existe également des matériaux techniquement plus performants pour les applications à haute température (comme les inserts de moules), des matériaux ESD, transparents, coulables et certifiés pour les secteurs dentaire et médical.
DLP
Cette technologie est très similaire à la technologie SLA, mais au lieu d’utiliser une source laser, on utilise un faisceau UV émis par un projecteur, qui projette “numériquement” uniquement la section, couche par couche, en protégeant tout le reste. Le matériau utilisé est un photopolymère immergé (résine thermodurcissable sur une base époxy), où la pièce et le substrat sont fabriqués dans le même matériau, exactement comme dans le cas du SLA.
MJP
L’impression MultiJet (MJP) est un procédé d’impression à jet d’encre qui utilise la technologie des têtes d’impression piézoélectriques pour déposer couche par couche une résine plastique photopolymérisée ou des matériaux en cire. L’impression MJP est utilisée pour créer des pièces, des modèles et des moules très détaillés pour un large éventail d’applications.
Ces imprimantes haute définition ont un faible coût d’achat et de fonctionnement. On utilise également un matériau de substrat fusible ou soluble pour simplifier le post-traitement. Par conséquent, l’élimination des supports devient une opération pratiquement automatique et les détails et cavités internes les plus délicats et complexes peuvent être nettoyés en profondeur sans être endommagés.
Cette technologie est adaptée à la production de prototypes esthétiques et fonctionnels de très haute résolution, ou à la production de composants fabriqués avec des résines ou des cires fusibles pour l’industrie de la joaillerie entre autres.
DMP
L’impression directe sur métal (DMP), également connue sous le nom de frittage laser direct de métal (DMLS), est une technologie de fabrication additive qui permet de construire des pièces métalliques complexes et de haute qualité à partir de données CAO 3D. Dans la machine, un laser de haute précision est dirigé vers des particules de poudre métallique pour produire de façon sélective des couches métalliques les unes après les autres.
Cette technologie permet de produire des pièces métalliques aux géométries complexes qui seraient autrement impossibles avec les technologies conventionnelles de moulage ou de soustraction. Une large gamme de métaux fonctionnels est disponible pour l’impression de conceptions allant des prototypes à la production en série de pièces d’utilisation finale. Des matériaux tels que les aciers, les superalliages de nickel, les alliages de titane, l’aluminium et le cobalt sont adaptés.
Cette technologie est largement utilisée dans l’aérospatial, les soins dentaires, le sport automobile et pour des applications très efficaces de dynamique thermo-fluide.
ADAM
La technologie ADAM est une technique d’impression 3D spéciale qui traite le métal, en partant d’un filament et en utilisant une tête d’impression dont le principe de fonctionnement est équivalent à celui des imprimantes 3D FDM. Cependant, le filament n’est pas seulement composé du métal à imprimer, mais aussi d’un liant polymère et d’une cire qui permet de le poser. Le composant issu du processus d’impression 3D n’est donc pas définitif, mais nécessite une phase de lavage (pour éliminer la partie cireuse) et de frittage (dans un four de frittage dédié) pour éliminer la partie polymérique. Cette dernière phase permet ensuite d’obtenir le composant pour une utilisation finale avec le métal choisi.
Parmi les matériaux disponibles, on trouve l’acier fortement allié, l’acier super rapide et l’acier à outils, ainsi que les superalliages de nickel et de cuivre purs. En général, ce type de technologie est beaucoup plus polyvalent en termes de processus que les technologies de lit de poudre, et les domaines d’application vont du prototypage à la production de composants d’utilisation finale tels que les inducteurs, les outils spéciaux et les électrodes d’électroérosion.
CJP
L’impression par jet de couleur (CJP) est une technologie de fabrication additive faisant intervenir deux composants essentiels : le matériau de base (Core) et le liant. Le matériau Core™ est étalé en fines couches sur la plate-forme d’impression à l’aide d’un rouleau. Après l’application de chaque couche, le liant de couleur est projeté de manière sélective par les têtes d’impression à jet d’encre, ce qui entraîne la solidification du matériau de base. La plate-forme d’impression s’abaisse ensuite pour permettre de visualiser et d’imprimer les couches suivantes, ce qui aboutit à la création d’un modèle couleur tridimensionnel.
