technologies d'impression 3D par robot

Il est souvent difficile pour un non initié de comprendre les différentes technologies d’impression 3D : SLS, SLA, FDM, EBM, …., pas toujours évident de comprendre ces abréviations et nous comprenons votre douleur. C’est la raison pour laquelle nous avons décidé de faire un point (rapide) sur les différentes techno (à date) et démystifier tous ce charabia. Les acronymes utilisés pour les technologies d’impression 3D n’auront plus de secret pour vous !


La première chose à savoir, c’est à l’heure actuelle, il existe 9 catégories d’impression 3D :

  1. FDM (Fused Deposition Modeling)
  2. SLA (StereoLithographie Apparatus)
  3. DLP (Digital Light Processing)
  4. SLS (Selective Laser Sintering)
  5. SLM (Selective Laser Melting)
  6. EBM (Electron Beam Melting)
  7. LOM (Laminated Object Manufacturing)
  8. BJ (Binder Jetting)
  9. MJ (Material Jetting)

Pas de panique, nous allons faire le point sur chacune de ces technologies accompagné d’une vidéo pour mieux comprendre.


Technologie FDM (Fused Deposition Modeling)

La technologie FDM, également appelée dépôt de fil fondu, est la technologie d’impression 3D la plus couramment utilisée. Un filament thermoplastique est chauffé à travers une tête d’impression qui se déplace au dessus d’un plateau. Le filament déposé forme une première couche d’impression. Ensuite, le plateau descend d’un niveau et la tête d’extrusion se déplace à nouveau (au dessus de la première couche imprimée) pour faire la seconde couche. La tête d’impression se déplace sur les axes X et Y alors que le plateau d’impression se déplace à la verticale sur l’axe Z. Il existe de nombreuses variantes mais le principe des imprimantes 3D FDM reste identique. Les matériaux sous forme de filament sont nombreux (PLA, ABS, nylon, PETG, cuivre, bambou, etc …), je vous invite à consulter notre article : Comment choisir son filament pour son imprimante 3D ?

Cette technologie est la plus abordable et permet de réaliser des objets 3D robuste et fiable en plastique coloré.


Technologie SLA (StereoLithography Apparatus)

Je sais … ce nom est barbare mais c’est celui donné par le créateur de l’impression 3D en 1982. En effet, il s’agit de la toute première technologie d’impression 3D. Initialement brevetée par des ingénieurs Français, c’est à l’américain Charles Hull que l’on doit la réalisation de la première imprimante 3D au monde.

Cette technologie consiste à polymériser (durcir) une résine liquide photosensible à l’aide d’un laser UV. Le plateau de construction est immergé dans un bain de résine. Seule une très fine couche de résine liquide se trouve entre le plateau et le laser UV. Le laser dessine la trajectoire de la première couche sur la surface de la résine liquide qui se durcit instantanément pour former la première couche de l’objet 3D. La résine qui n’a pas été « touchée » par le laser reste à l’état liquide. Ensuite, le plateau se déplace sur l’axe Z, la résine liquide se trouve désormais entre la première couche de l’objet imprimé et le laser. Ce dernier dessine la trajectoire de la seconde couche et la résine liquide se durcit et reste au contact de la première couche. Le processus se répète et les couches de résine durcies forment un objet en 3 dimensions. Un post-traitement est souvent nécessaire puisqu’il faut nettoyer l’objet au solvant.

La technologie SLA permet d’imprimer des couches beaucoup plus fines que la technologie FDM, le rendu est donc de bien meilleure qualité. Cette technologie est très utilisée dans la joaillerie pour la fabrication de moulage à cire perdue mais également chez les prothésistes dentaires. Le coût de la résine et de l’imprimante 3D est plus élevé que le filament et l’imprimante 3D FDM.

L’imprimante 3D CLIP (Continu Liquid Interface Production) est l’imprimante 3D la plus rapide qui fonctionne sous la technologie SLA (résine liquide + laser UV). La différence avec les autres imprimantes 3D SLA est qu’elle dispose d’une membrane perméable à l’oxygène entre le laser et la résine liquide. Cette absence d’oxygène permet de polymériser la résine en continue.


Technologie DLP (Digital Light Processing)

La technologie DLP a été inventée par Texas Instrument en 1987. Elle est utilisée dans les projecteurs de cinéma, certains téléphones et … l’impression 3D. L’impression 3D DLP utilise également de la résine liquide photosensible mais au lieu d’avoir un laser UV qui dessine une trajectoire, c’est un projecteur qui envoie une lumière sur un miroir. Ce dernier est composé de minuscules petits miroirs individuels qui peuvent s’incliner. Lorsque l’un d’eux s’incline, la lumière qu’il reçoit du projecteur est renvoyée vers le bain de résine liquide qui se durcit instantanément à cet endroit. Chaque petit miroir correspond à un pixel. Les imprimantes 3D DLP peuvent ainsi imprimer une couche complète juste en orientant plusieurs petits miroirs. L’impression 3D d’une couche en un instant fait que cette technologie est plus rapide que l’impression 3D SLA. Elle offre également une excellente résolution.

Gizmo 3D est une imprimante 3D qui utilise la technologie DLP et qui est l’une des imprimantes 3D les plus rapides.

Des makers utilisent des vidéoprojecteurs et même des smartphones pour fabriquer leur propre imprimante 3D DLP. Olo 3D propose même une imprimante 3D DLP à utiliser avec son smartphone


 Technologie SLS (Selective Laser Sintering)

Le processus est le même que la technologie SLA sauf qu’au lieu d’utiliser une résine liquide photosensible, la technologie SLS utilise une poudre extrêmement fine. Une première couche de poudre est déposée sur un plateau, un laser de haute puissance fait fondre les particules de poudre aux endroits choisis, c’est l’étape du frittage. Puis une nouvelle couche de poudre recouvre l’ensemble. Le laser exécute la trajectoire correspondant à la deuxième couche de l’objet à imprimer. Au contact du laser, cette deuxième couche se solidifie aux endroits souhaités et ainsi de suite jusqu’à obtenir un objet 3D.

Il existe différents types de poudre (nylon, céramique, thermoplastique, etc …). Cette technologie est largement utilisée dans certains milieux professionnels pour réaliser des prototypes et même des pièces définitives mais l’utilisation d’un laser à haute puissance en fait une technologie peu accessible au grand public. Si vous souhaitez imprimer des pièces par impression 3D SLS, il est préférable de sous-traiter à des imprimeurs 3D spécialisés comme Sculpteo ou i.materialise.


Technologie SLM (Selective Laser Melting)

La technologie SLM est très proche de la technologie SLS. Cette fois, il s’agit de faire fusionner des particules de poudre métallique. La différence résine dans la puissance du laser utilisé. Alors que la technologie SLS permet de fritter la poudre, la technologie SLM la fait fusionner.


Cette technologie permet ainsi d’imprimer des objets en acier inoxydable, en aluminium, en titane ou encore en chrome-cobalt. D’autre matériaux seront prochainement disponibles.

Très utilisé dans l’industrie comme l’aérospatiale, la technologie SLM permet de créer des pièces métalliques aux géométries complexes comprenant des parois minces et des canaux de circulation.


Tout ce qu’il faut savoir sur les imprimantes 3D métal !


Technologie EBM (Electron Beam Melting)

Similaire à la technologie SLM, la technologie EBM utilise un faisceau d’électrons en atmosphère vide. Avec une température de 1 000°C, le faisceau d’électrons a l’avantage de faire fondre complètement les particules métalliques comme le titane, l’Inconel 718 et l’Inconel 625. Cette technologie est aussi l’une des plus coûteuse et lente. Elle est surtout utilisée dans l’aérospatiale, la défense et le médical pour réaliser des implants en titane sur mesure.


Technologie LOM (Laminated Object Manufacturing)

La technologie LOM utilise des feuilles de papier, de plastique ou encore de métal laminées. Chaque feuille est encollée puis déposée l’une au-dessus de l’autre. Sous l’effet de la chaleur et/ou de la pression exercée par une presse, les feuilles encollées se solidarisent. Ensuite, un laser ou un couteau vient découper la feuille pour lui donner la forme de l’objet 3D. La superposition des feuilles encollées et découpées forment l’objet en 3D. Une tête d’impression couleur peut également permettre la coloration des feuilles de papier pendant le processus d’impression 3D et ainsi réaliser des objets multi-couleur. Cette technologie est moins précise que la technologie SLA et SLS et la fabrication d’objets soumis à des contraintes mécaniques n’est pas conseillé mais elle permet d’imprimer des objets de grande taille et en couleur.


Technologie BJ (Binder Jetting)

La technologie BJ, également appelée projection de liant, utilise 2 matériaux : une fine poudre et un agent de liaison. L’imprimante 3D dépose d’abord une très fine couche de poudre sur un plateau. La plupart du temps, il s’agit d’une poudre composée de gypse. Contrairement aux technologies SLS, SLM et EBM citées plus haut, les particules de poudres ne sont pas fusionnées par un laser ou un faisceau d’électrons, elles s’agglomèrent entre elles sous l’effet d’un agent de liaison liquide qui est projeté sur la fine couche de poudre aux endroits souhaités. Il suffit d’imaginer le fonctionnement d’une imprimante 2D classique pour comprendre et d’imaginer que l’encre projetée de votre imprimante 2D est remplacée par un agent de liaison (comme une colle très liquide). Pour fusionner les particules « imbibées » d’agent de liaison », un système de chauffe est parfois installé dans l’imprimante 3D. La première couche est ensuite recouverte par une seconde et le processus se poursuit jusqu’à obtenir un objet 3D.

Il existe aujourd’hui plusieurs types de poudre pour les imprimantes 3D fonctionnant sous la technologie BJ : céramique, métal, sable, plastique.

L’avantage de cette technologie par rapport aux technologies FDM, SLA, SLS, SLM et EBM est qu’elle permet l’impression 3D d’objets en couleur en utilisant de la poudre colorée. Encore une fois, il suffit d’imaginer le fonctionnement de votre imprimante 2D qui fonctionne avec 4 cartouches de couleur : cyan, magenta, jaune et noir. Pour l’impression 3D, il faut ajouter le blanc. Vous pouvez ainsi imprimer facilement des selfies 3D en couleur.

Les inconvénients de la technologie BJ sont la résolution qui est toujours un peu faible et la robustesse mais les fabricants progressent rapidement pour améliorer les performances de cette technologie et des matériaux comme HP avec son imprimante 3D Multi Jet Fusion.


 Technologie MJ (Material Jetting)

Comme la technologie FDM, la technologie MJ (projection de matériaux) consiste à projeter la matière pour former directement un objet en 3D couche après couche. Mais au lieu d’imprimer avec un filament thermoplastique fondu déposé sur un plateau, la technologie MJ va projeter la matière aux endroits souhaités. Il existe différents types d’imprimante 3D qui fonctionne par la projection de matière et différents matériaux.

Il y a les procédés MultiJet et PolyJet qui projettent des matériaux sous forme liquide qui se durcissent instantanément sous l’effet d’un éclairage UV;

Il y a aussi le procédé DMLS, Direct Metal Laser Sintering qui consiste à projeter de la poudre métallique qui se fusionne instantanément sous l’effet d’un laser intégré dans la buse :

Nous pouvons également inclure les procédés d’impression 3D installés sur un bras articulé comme le procédé DED (Directed Energy Deposition) :

Il y a aussi le procédé EBAM qui projette du titane :

Ce qu’il faut retenir de la technologie MJ c’est qu’elle englobe tous les procédés qui projettent de la matière (à l’exception de la technologie FDM qui dépose le plastique fondu).

Voilà, nous espérons que cet article sur les technologies d’impression 3D vous a permis d’y voir plus clair. Et comme la technologie ne cesse d’innover … suivez toutes les actualités sur additiverse.com.

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