FDM et SLA : quelle technologie pour quelle application?

Avec l’arrivée récente de la Form 1+ sur le marché français, et sa technologie de stéréolithographie par photo-polymérisation (SLA : stéréolithography apparatus), vous vous demandez surement quelles différences il y a entre les imprimantes de dépôt de filament fondu (plus connu sous l’acronyme FDM : Fused Deposition Modeling) et les imprimantes SLA. Makershop fait le comparatif de ces deux technologies d’impression 3D.

Formats d’import et d’export des fichiers

Les formats d’import et d’export sont similaires pour les deux technologies, mais peuvent différé selon les fabricants.

En import les imprimantes 3D FDM acceptent le plus couramment les formats STL, OBJ et DAE. Les formats STL et OBJ sont également privilégiés pour la technologie SLA.

En export les deux technologies utilisent des dérivés de G-Code, qui peuvent être assez génériques type .gcode ou .x3g, ou propriétaires comme le .form pour Formlabs.

Un procédé d’impression couche par couche relativement similaire

D’un côté, les imprimantes à dépôt de filament 3D fondu (FDM) consistent à faire fondre un matériau, le plus souvent du filament avec une base plastique. Le matériau passe à travers une buse d’extrusion chauffée entre 170 et 260°C et est déposé couche après couche sur le plateau (chauffant ou non), de sorte à construire petit à petit l’objet voulu.

Fonctionnement d’une imprimante FDM

De l’autre côté, les imprimantes utilisant la stéréolithographie (SLA), comme la Form 1+ de Formlabs, construisent aussi les objets couche par couche. Cependant, au lieu d’un plateau qui descend à chaque couche d’impression, ici, le plateau est initialement immergé dans un bac le résine. Un laser ultra-violet photo-polymérise (durci) la résine liquide couche par couche au fur et à mesure que plateau se soulève pour extraire la partie solidifiée de l’objet désiré de la résine liquide.

Les avantages d’une imprimante SLA vs FDM

Des états de surface sensiblement plus lisses

Avec les imprimantes à dépôt de fil fondu le fil de filament fondu qui est extrait est légèrement appliqué (donc pressé) sur la couche précédente. De ceci résulte une effet de strie/strate inéluctable pour les hauteurs de couche supérieures à 40/50 microns. En dessous de 40 microns (Tobeca, Ultimaker) cet effet tend toutefois à disparaitre du fait de la finesse de la couche déposée.

Avec les imprimantes utilisant la stéréolithographie, le laser ou le rayon UV vient durcir de manière homogène la résine liquide. Ici, même avec une impression à 100 microns de hauteur de couche, l’effet de strie est quasi-inexistant car il n’y a pas compression de matériau. Par conséquent vos pièces imprimées en 3D sur une imprimante SLA sont beaucoup plus lisses.

Impression avec imprimante 3D SLA

Une finesse d’impression plus poussée

C’est encore différent de l’état de surface de la pièce. L’impression FDM est contrainte par le diamètre de la buse de l’imprimante (habituellement 0.35mm ou 0.4mm), ce qui induit une épaisseur de couche (horizontalement, contrairement à la hauteur de couche qui est mesurée verticalement) dont le minimum est proche de ce diamètre de sortie. Tout en sachant qu’un pied de chaise (par exemple) d’un diamètre de 0.4mm sera difficilement imprimable car il s’agit d’avantage d’un point de matériau à déposer.

Les imprimantes SLA ne sont pas soumises aux mêmes contraintes grâce à la finesse du laser et la méthode de photo-polymérisation. Flasher un point de 0.4mm ne pose aucun problème et l’on peut ainsi imprimer des parois et des points beaucoup plus fins. Les petites pièces (< 2cm) et les pièces présentant des détails très fins sont par conséquent à imprimer préférentiellement sur une imprimante 3D SLA (joaillerie, dentaire, communication/marketing, produits finis…). De même ceci permet aux imprimantes comme la Form 1+ de générer des supports plus fins, moins impactant sur le rendu et plus faciles à retirer.

Impression SLA avec une imprimante Form 1+ de Formlabs

Les avantages d’une imprimante FDM vs SLA

Facilité d’utilisation et d’entretien

L’imprimante 3D à dépôt de fil fondu est imbattable au niveau de facilité de prise en main. Certes il vous faudra calibrer correctement votre imprimante, et bien paramétrer votre logiciel d’impression en fonction des matériaux et de la physionomie de votre pièce. Mais c’est tout ! Une fois ces paramétrages intégrés, l’exécution est facile et dès que l’impression est terminée votre pièce est prête ! Vous pouvez tout de même effectuer un post traitement de votre impression si vous le désirez (ponçage, peinture…).

La technologie SLA requiert plus de connaissances et de temps. Les paramètres sont moins nombreux tant sur la machine que le logiciel concernant Formlabs, qui a su simplifier au maximum pour démocratiser la technologie. Néanmoins le placement / l’orientation de la pièce est plus complexe afin de permettre la bonne impression de cette dernière, notamment lorsque vous générez des supports. Surtout, le post traitement est plus long et contraignant, et conviendra davantage aux professionnels qu’aux particuliers. A la fin de l’impression il vous faudra effectuer les étapes suivantes :

• • Tremper l’objet imprimé environ 10 minutes dans de l’alcool isopropylique

• • Rincer l’impression à l’eau

• • Réitérez cette opération une deuxième fois

• • Enfin, retirez les supports

• • Laissez ‘sécher’ l’impression aux UV (ou au soleil) jusqu’à disparation de toute trace de résine liquide

• • Bonus : filtrer régulièrement la résine liquide restante pour les futurs impressions.

• Bonus 2 : entretien minutieux des miroirs et du bac

Kit de post-traitement fourni avec l’imprimante 3D Form 1+ de Formlabs

La diversité et le coût des matériaux

L’imprimante 3D SLA utilise de la résine UV liquide. Tout comme pour les filaments, il existe différents types de résines répondant à différents besoins, notamment :

• Standard : pour la conception de tout type de pièces solides
• Flexible : pour que vous puissiez réaliser des pièces flexibles, polyvalentes, résistantes aux impacts
• Calcinable : pour vous permettre de produire des surfaces parfaitement lisses.

Quelques exemples de consommables pour les imprimantes FDM :

• PLA / ABS : pour vous permettre de réaliser tout type de créations
• Filament métal : Cuivre, Bronze, Carbone, Laiton, Fer, Acier, Bois, Pierre…pour vous permettre de réaliser des pièces aux propriétés et rendus particuliers.
• Flexible : pour que vous puissiez réaliser des pièces flexibles, polyvalentes, résistantes aux impacts
• Solubles (PVA, HIPS) : pour générer des supports pouvant se dissoudre
• Nylon / PET : pour profiter de la compatibilité alimentaire et de la grande résistance de ces matériaux
• Ou encore des matériaux poreux, calcinables, très translucides, photosensibles, thermosensibles, phosphorescents…

Le prix des matériaux varie quant à lui de 20€ à 50€ par kilo pour du FDM, alors qu’il est davantage situé entre 100€ et 200€ pour un litre de résine. Ajoutez à cela que l’on imprimera davantage de pièces avec un kilo de filament qu’avec un litre de résine.

Le volume d’impression

Les volumes d’impression des imprimantes FDM varient généralement de 10cm3 à plus de 1m3 pour les machines sur mesure. Des machines ‘de série’ à grand volume comme la Leapfrog Creatr XL atteignent des dimensions de 23 x 27 x 60cm, voire 66cm de hauteur pour la Big Builder. Bien entendu ces grands volumes sont orientés pour des impressions avec une hauteur de couche plutôt élevée afin de limiter le temps d’impression.

Les imprimantes SLA proposent généralement des volumes de l’ordre de 10 à 12cm3, davantage adaptés aux petites pièces avec un grand niveau de détail. La Form 1+ de Formlabs avance toutefois un volume très appréciable de 12.5 x 12.5 x 16.5cm !

Conclusion

L’utilisation d’une imprimante 3D FDM conviendra globalement à la plupart des utilisations et utilisateurs de par sa facilité d’utilisation, sa polyvalence et le coût de la machine et des matériaux. Certaines imprimantes comme l’Ultimaker (20 microns) ou Tobeca (40 microns) fournissent en outre des rendus exceptionnels de qualité.

[x size=”14″ color=”#23b10b” ] Facilité d’utilisation

[x size=”14″ color=”#23b10b” ] Diversité des matériaux

[x size=”14″ color=”#23b10b” ] Coût de l’imprimante et des matériaux

[x size=”14″ color=”#23b10b” ] Tout public

L’imprimante SLA est clairement orientée vers la finesse du détail et la qualité du rendu externe, ainsi que pour l’impression des pièces les plus petites. En revanche l’utilisation est plus complexe et induit des contraintes de temps et d’entretien plus importantes. Une formation d’une journée est fortement conseillée avec l’achat d’une imprimante Formlabs Form 1+.

[x size=”14″ color=”#23b10b” ] Impressions extrêmement détaillées

[x size=”14″ color=”#23b10b” ] Grande finesse des parois et des points possible

[x size=”14″ color=”#23b10b” ] Pour les professionnels