Fonctionnement d’une imprimante 3D : les différents procédés

L’impression en 3D est un outil de plus en plus répandu qui peut permettre la réalisation de nombreux objets. Mais encore faut-il choisir la bonne méthode selon ses projets, son budget et ses attentes. En effet, si l’on parle souvent d’impression 3D dans un sens générique, il existe en réalité plusieurs façons de faire. La plupart peuvent se retrouver dans l’une de ces deux grandes catégories : le dépôt de matière ou la solidification par la lumière. Mais quoi qu’il en soit, elles ont toutes en commun le travail par couches successives et la nécessité de recevoir via un logiciel 3D les coordonnées de l’objet à créer.

Tous ces procédés de fabrication répondent à des acronymes difficiles à retenir, mais nous allons les découvrir plus en détail afin qu’ils n’aient plus de secret pour vous !

Le dépôt de filament fondu ou FDM

Souvent appelé FDM (pour Fused Deposition Modeling), c’est le fonctionnement le plus répondu, notamment pour les imprimantes grand public.

Comme son nom l’indique, il s’agit de déposer des couches de matière les une sur les autres pour créer l’objet. Pour cela, la machine va faire fondre à approximativement 200° un fil de plastique qui est déposé grâce à une buse d’extrusion sur le plateau d’impression. Au fur et à mesure de la création, cette plate-forme descend pour permettre à la buse de rajouter de nouvelles couches qui vont fusionner avec celles d’en dessous.

Ce système est celui que l’on retrouve dans une majorité des imprimantes 3D dites personnelles. Les bobines de fil plastique (souvent PLA ou ABS) sont abordables et offrent un grand choix de couleurs, ce qui rend ces machines idéales pour du loisir ou des prototypes simples. Pour un résultat plus lisse, ces objets peuvent même être légèrement poncés.

Toutefois, il est intéressant de noter qu’en plus des filaments plastiques, de nouveaux matériaux commencent à apparaître pour ce procédé. On trouve en effet des fils métalliques (du cuivre par exemple), en fibres de carbone et même, plus surprenant, en bois !

La stéréolithographie ou SLA

Avec la SLA (pour Stéréo Lithographie Apparatus) inventée en 1986, il n’y a pas de matière chauffée et déposée : ici c’est à l’aide d’un laser que l’on va faire durcir du photopolymère liquide photosensible. Ce dernier se trouve dans un bac qui comporte un plateau servant à supporter l’objet au fur et à mesure de sa fabrication. Le laser va cibler les zones indiquées par le fichier 3D en procédant par couche, les rayons permettant de figer la matière à cet endroit. Une fois la première épaisseur terminée, la plate-forme va descendre légèrement pour submerger la pièce solidifiée dans le liquide afin de permettre aux ultra-violets de faire durcir une seconde épaisseur de photopolymère par dessus. Et ainsi de suite.

Une fois imprimé, il faut encore rincer l’objet à l’aide de solvant pour s’assurer qu’il ne reste plus aucune trace du liquide puis on le passe au four pour lui donner une rigidité plus durable. La qualité de rendu est excellente, avec des surfaces très lisses et bien définies. Malgré cela, les créations en stéréolithographie reste assez fragiles, plus onéreuses qu’avec la FDM et le choix en matériaux est limité. Sa complexité de réalisation en fait un procédé plutôt destiné à des ateliers industriels.

Le frittage laser ou SLS

Pour le frittage, on utilise également un système de laser, mais cette fois-ci le liquide est remplacé par une fine poussière de différentes matières (plastique, céramique, métal ou même verre).

Cette poudre est répandue en légère couche sur le plateau à l’aide d’un rouleau, puis le laser vient cibler les zones voulues. Une nouvelle épaisseur est étalée, le rayon fusionne une fois encore les parties désirées qui se colle à la première couche. L’opération est répétée jusqu’à ce que l’objet soit complet.

Cette méthode permet d’obtenir des résultats d’une grande qualité et variété. De plus, la matière non-utilisée peut être récupérée pour une prochaine impression, ce qui évite le gaspillage !

Une fois brossés pour les débarrasser de l’excédent de poudre, les objets réalisés peuvent être poncés et même peints. Cette possibilité permet donc un rendu avec autant de couleurs que l’on souhaite, pratique pour des objets très détaillés par exemple !

Le procédé PolyJet

Pour cette méthode, on retrouve le principe de la photopolymérisation comme pour le SLA. Mais ici des jets de matières sont envoyés directement sur les zones définies par le fichier d’impression, puis durcis grâce au passage d’une lumière à rayons ultra-violets. Il n’y a donc pas besoin d’un bac d’immersion.

Gros avantage : il n’est pas nécessaire de traiter le produit une fois terminé, pas de rinçage ou de cuisson à prévoir !

Le procédé DLP

Cette technique permet d’atteindre une très haute précision, nécessaire dans les travaux délicats comme la réalisation de prothèses médicales ou la joaillerie. Elle fait appel à la solidification d’un polymère liquide comme pour la SLA, mais au lieu d’utiliser un laser qui va passer sur chaque zone à durcir, la DLP projette l’ensemble de l’image de la couche sur la matière.

Cette façon de faire a comme avantage d’être beaucoup plus rapide, car une épaisseur entière est imprimée à chaque fois, le laser n’ayant pas besoin de se déplacer. Seul le plateau de support se déplace verticalement pour permettre d’ajouter de nouvelles couches.