Principes et processus fondamentaux
Stéréolithographie (SLA) :
La SLA utilise un laser ultraviolet (UV) pour durcir et solidifier sélectivement des couches de résine photopolymère liquide contenue dans une cuve. Le faisceau laser, contrôlé par des galvanomètres, dessine la section transversale de chaque couche sur la surface de la résine, la durcissant avec précision. Une fois une couche terminée, la plateforme de construction descend de l'épaisseur d'une couche, une lame de recoating assure une nouvelle couche de résine, et le processus se répète jusqu'à ce que la pièce soit entièrement formée. Le post-traitement comprend le retrait de la pièce, le rinçage dans un solvant (par exemple, l'alcool isopropylique) pour éliminer l'excès de résine, et le durcissement final sous lumière UV pour obtenir des propriétés mécaniques optimales. Des structures de support sont souvent nécessaires pour les éléments en porte-à-faux et doivent être retirées manuellement après l'impression.
Frittage sélectif par laser (SLS) :
Le SLS utilise un laser infrarouge de haute puissance pour fusionner de petites particules de poudre de polymère (généralement des matériaux à base de nylon comme le PA12). Le processus se déroule à l'intérieur d'une chambre chauffée, portée à une température juste en dessous du point de fusion de la poudre pour minimiser la distorsion thermique. Un rouleau ou une lame étale d'abord une fine couche de poudre sur la plateforme de construction. Le laser balaie ensuite la section transversale de la pièce, frittant solidement les particules de poudre ensemble. La plateforme de construction s'abaisse, une nouvelle couche de poudre est appliquée et le processus se répète. La poudre non frittée entourant la pièce pendant la construction agit naturellement comme support, permettant la création de géométries complexes sans structures de support dédiées. Après l'impression, les pièces doivent refroidir dans la chambre de construction avant d'être retirées du lit de poudre pour le nettoyage (souvent à l'aide d'air comprimé ou de grenaillage) et un éventuel post-traitement.
Principales différences entre la SLA et le SLS
Le tableau suivant résume les principales distinctions entre ces deux technologies :
| Aspect | Stéréolithographie (SLA) | Frittage sélectif par laser (SLS) |
| Principe technologique | Photopolymérisation au laser UV de résine liquide | Frittage au laser infrarouge de poudre thermoplastique |
| Matériaux principaux | Diverses résines photopolymères (standard, résistantes, flexibles, coulables, chargées de céramique) | Poudres thermoplastiques (principalement Nylon/PA 11 & 12, et composites comme ceux chargés de verre ou d'aluminium) |
| Structures de support | Nécessaires pour les surplombs | Non nécessaires |
| Épaisseur de couche typique | 25 - 100 microns | 80 - 120 microns |
| Précision dimensionnelle | ± 0,1 % (limite inférieure ~ ± 0,05 mm) | ± 0,3 % (limite inférieure ~ ± 0,1 - 0,2 mm) |
| Finition de surface | Très lisse | Granuleux, poreux, surface légèrement rugueuse |
| Volume de construction | Moyen à grand (systèmes courants jusqu'à ~800*800*500 mm) | Moyen (systèmes courants autour de ~350*350*420 mm) |
| Post-traitement | Retrait de la plateforme, retrait des supports, rinçage (IPA), post-durcissement | Refroidissement, dépoudrage, (souvent grenaillage ou teinture) |
| Principales propriétés mécaniques | Peut être fragile15 ; Résistance thermique plus faible | Pièces fonctionnelles : Bonne résistance mécanique, durabilité et résistance thermique |
Avantages et inconvénients
Avantages de la SLA :
Haute résolution et finition de surface lisse : Excellent pour les modèles détaillés, les prototypes d'apparence et les applications visuelles.
Détails fins des caractéristiques : Capable de produire des parois très fines et des caractéristiques complexes.
Grande variété de matériaux : Offre des résines simulant divers plastiques avec des propriétés telles que la transparence, la flexibilité ou la résistance aux hautes températures (bien que souvent avec des limitations par rapport aux vrais thermoplastiques).
Vitesse de construction relativement rapide : Pour les petites pièces complexes, la SLA peut être plus rapide que le SLS.
Inconvénients de la SLA :
Propriétés des matériaux fragiles :15 Les résines standard ne conviennent pas aux pièces fonctionnelles subissant des contraintes ou des tensions élevées.
Stabilité à long terme limitée : Les pièces peuvent se dégrader sous une exposition prolongée aux UV et ne conviennent généralement pas à une utilisation en extérieur.
Structures de support requises : Ajoute du temps de post-traitement et peut laisser des imperfections sur la surface.
Manipulation des matériaux : Les résines liquides nécessitent une manipulation prudente et peuvent être salissantes ; le nettoyage à l'IPA génère des déchets.
Avantages du SLS :
Excellentes propriétés mécaniques : Produit des pièces solides, durables et fonctionnelles adaptées aux applications finales, au prototypage sous contrainte et aux charnières vivantes.
Aucune structure de support nécessaire :56 Le lit de poudre lui-même supporte les pièces, permettant des géométries très complexes, des pièces imbriquées et un empilement optimal de plusieurs composants en une seule construction.
Utilisation élevée des matériaux : La poudre non frittée peut être largement recyclée et réutilisée pour les constructions suivantes (bien que les taux de rafraîchissement doivent être gérés).
Bonne résistance chimique et thermique : Les matériaux en nylon offrent de meilleures performances dans les environnements difficiles par rapport aux résines standard.
Inconvénients du SLS :
Finition de surface rugueuse : Les pièces ont une surface granulaire et poreuse caractéristique qui nécessite souvent un post-traitement pour les applications esthétiques.
Généralement un délai plus long : Le processus comprend de longues phases de préchauffage et de post-refroidissement, ce qui prolonge le temps de production global.
Coûts d'équipement et d'exploitation plus élevés : Les machines sont généralement plus chères que les systèmes SLA comparables.
Limitations des matériaux : Principalement limité à diverses poudres de nylon ; d'autres matériaux sont moins courants.
Manipulation de la poudre : Nécessite une manipulation prudente et un espace de travail dédié ; les risques d'inhalation nécessitent une ventilation adéquate ou des systèmes fermés.
Scénarios d'application et directives de sélection
Le choix entre la SLA et le SLS dépend fortement de l'application prévue et des exigences de la pièce.
Choisissez la SLA pour :
Prototypes visuels et esthétiques : Modèles où l'apparence, la douceur et les détails fins sont primordiaux (par exemple, modèles de conception de produits de consommation, modèles architecturaux, figurines).
Motifs et moules détaillés : Applications telles que les motifs de moulage à la cire perdue.
Modèles nécessitant de la transparence : Des résines transparentes sont disponibles pour des applications telles que les guides de lumière ou la visualisation de l'écoulement des fluides.
Applications où une finition très lisse est essentielle et où un traitement secondaire (comme la peinture) est prévu.
Choisissez le SLS pour :
Prototypage et tests fonctionnels : Pièces qui doivent résister aux contraintes mécaniques, à la tension ou simuler les matériaux de production finaux (par exemple, prototypes de boîtiers, engrenages fonctionnels, supports, charnières).
Assemblages complexes et intégrés : Concevoir des pièces qui nécessiteraient autrement un assemblage à partir de plusieurs composants en raison de la possibilité d'imprimer des caractéristiques imbriquées et fermées sans supports.
Pièces d'utilisation finale à faible volume : Production de petits lots de produits finaux où l'outillage de moulage par injection traditionnel n'est pas économique.
Pièces nécessitant de bonnes propriétés mécaniques et une résistance thermique.
