Fonctionnement, performance et applications des imprimantes 3D résine

Dernier modèle en date du fabricant Formlabs, l’imprimante résine Form 2 sera prochainement disponible en France. L’occasion de vous présenter dans un premier temps le mode de fonctionnement de la technologie SLA jusqu’ici encore peu connue du grand public. Déjà présente dans le milieu industriel depuis plusieurs dizaines d’années et qui a donné son nom au format de fichier « .stl », cette méthode d’impression pour le prototypage rapide met en œuvre des technologies avancées telles que la résine photosensible et le laser guidé par galvanomètres. Avec la sortie en cette fin d’année de la Form2, la technologie SLA se dote d’un outil permettant de pousser toujours plus loin les avantages liés à cette technologie.

Fonctionnement des imprimantes 3D résine

Le fonctionnement de l’impression par stéréolithographie trouve son origine dans le même procédé que la technologie FDM par la superposition de couches successives afin de créer une pièce physique. Là où le dépôt de filament consiste à faire fondre un fil plastique pour être déposé par une buse, les imprimantes résine se basent sur un laser parcourant la surface d’un bac de résine liquide pour en solidifier des couches les unes après les autres. Le plateau de fabrication est quant à lui inversé et remonte donc au fur et à mesure de la construction de la pièce.

Là où la technologie par dépôt de filament est limitée en terme de précision par le diamètre de sortie de la buse (généralement de 0.4 mm), la technologie SLA sera avantagée par l’utilisation d’un laser très fin orienté jusqu’au bac de résine par un jeu de miroir.

En effet il est assez simple de différencier à l’œil nu une pièce imprimée avec une épaisseur de couche de 25µ sur une imprimante résine et la même pièce sur une imprimante par dépôt de filament. La qualité de l’état de surface, à épaisseur de couche égale, sera toujours supérieure sur une pièce imprimée en SLA. La résine, dans son traitement, présentera en effet moins d’effet de strie que la superposition de couches à partir de matériaux fondus. Cela est dû au fait que le plastique extrudé a besoin d’être étalé pour obtenir une bonne adhérence inter-couche, ce qui n’est pas le cas sur une technologie employant un laser où le traitement sera beaucoup plus fin et concentré.

La différence est également notable pour les détails fins généralement altérés lors de l’impression par dépôt de filament fondu, lorsque la buse de laquelle émane une chaleur permanente aura fortement tendance à refondre le plastique précédemment déposé et ainsi créer un effet de bavure et de coulure sur les parties en pointe notamment.

Précautions d’usage liées à l’utilisation d’une imprimante résine

Les imprimantes par stéréolithographie emploient des matériaux assez chargés en composés et additifs chimiques (notamment les activateurs, permettant le durcissement des méthacrylates). Il est alors essentiel de manipuler les différents matériaux à l’aide de gants (de préférence en nitrile, ou à défaut en latex).

Cela pour deux raisons majeures :

• Une raison sanitaire bien sûr. En effet, la manipulation de matériaux à l’état liquide n’exclue pas la possibilité de contact direct avec la peau, ce qui n’est pas dangereux dans l’absolu mais beaucoup plus dans le cas d’un contact avec les yeux. Il est donc préférable de toujours travailler le plus proprement possible lors de la manipulation des résines.

• Le maintien en bon état de la machine. Il est malheureusement assez simple de déposer de la résine liquide sur les différentes parties de l’imprimante par inattention. Le plus dommageable étant sur les parties plastiques et notamment acrylique. Le nettoyage de résine polymérisée (ou solidifiée) étant uniquement possible à l’aide d’alcool isopropylique (IPA), le nettoyage deviendra impossible à moins de détériorer de façon durable les parties non métallique de l’imprimante.

Mise en application de la technologie SLA

L’avantage principal d’une imprimante résine est situé au niveau du traitement des détails fins, son utilisation conviendra donc dans tous les cas d’impressions de pièces précises et détaillées.

Plusieurs secteurs naturellement concernés par l’utilisation ce type de possibilités :

• L’impression 3D pour le milieu médical: Très utile afin de pouvoir créer des pièces pré-intervention afin d’étudier les différentes approches possibles sur une opération ou une pose d’appareillage, les pièces de démonstration sont assez prisées des dentistes et autre praticiens.

La création de moules exploitables fait également parti des possibilités offertes par un tel niveau de précision.

• Imprimante 3D et bijouterie : Notamment à l’aide de résine « calcinable ». L’impression de contre-dépouilles ensuite fondues permet la création de pièce unique en un laps de temps encore inégalé.

La création de bijoux fantaisies s’en retrouve également facilité, le modèle dessiné pourra être imprimé puis porté et cela directement à la suite du post-traitement à l’alcool.

Attention tout de même à vernir les pièces destinées à être portées suite à leurs impressions, la biocompatibilité des résines employées n’étant pas totalement connue avec le recul dont disposent les différents fabricants.

• Impression 3D en ingénierie-mécanique : de nouvelles résines sont destinées aux applications plus mécaniques et permettent de pousser encore un peu plus loin les possibilités de l’impression résine. Grâce aux résines « Haute résistance » ou « flexible », il est désormais possible aux cabinets d’ingénierie, ou tout autre domaine aux besoins de pièces mécaniques, d’explorer des voies nécessitant une résistance accrue ou l’emploi d’élastomère et ce, toujours avec le même niveau de précision que pour une résine dite « classique ».

Autres secteurs potentiellement concernés par l’impression 3D résine

L’avantage premier des imprimantes résines étant basé sur l’impression de pièces avec un haut niveau de précision, ce bénéfice pourra être exploité par de nombreux autres domaines tel que :

• La communication et le marketing, avec l’impression de pièces de démonstration ou à but publicitaire (goodies et autres).
• Le modélisme et maquettisme, que ce soit à travers l’impression de pièces pour des drones ou bien des modèles réduits (radio commandés et autres reproduction à l’échelle réduite)

• Les domaines artistiques pouvant nécessiter parfois un niveau de détail inatteignable avec les imprimantes par dépôt de filament.

L’arrivée d’une nouvelle imprimante résine de bureau ouvre donc la voie à de nouvelles méthodes de conception jusqu’alors concentrées en grande partie sur le dépôt de filament fondu. Sans être plus « utile », l’impression SLA permet de mettre l’accent sur des détails non exploitables par l’impression FDM mais reste cependant plus restreinte dans son utilisation. La manipulation de composés chimiques tels que les résines ou bien l’alcool utilisé pour le post-traitement des pièces en fait une technologie plus précise mais réservée à un public avec des besoins spécifiques.

Retrouvez la gamme des produits Formlabs directement à cette adresse : Produits Formlabs

Utilisez-vous une imprimante résine ? Quels avantages y voyez-vous en comparaison aux imprimantes FDM ?

N’hésitez pas à partager avec nous vos ressentis sur cette technologie dans les commentaires.