Types d'imprimantes 3D : SLA, DLP, LCD et FDM

Différentes entreprises de secteurs variés adoptent les imprimantes 3D pour reproduire une grande partie de leurs produits manufacturés à partir de différents matériaux. Cela a entraîné une forte demande d'imprimantes 3D de qualité et un marché en plein essor. Différentes marques d'imprimantes 3D ont amélioré leurs systèmes et leurs produits pour proposer des options plus rapides et plus efficaces. Grâce à ces imprimantes 3D, le travail est plus rapide sans compromettre la qualité. Il existe différentes marques d'imprimantes 3D proposant diverses fonctionnalités conçues pour améliorer l'expérience utilisateur. De plus, ces imprimantes 3D existent en différents modèles et pour des applications variées. En les connaissant mieux, vous pourrez déterminer celle qui répondra le mieux à vos besoins spécifiques. Voici quelques-uns des types d'imprimantes 3D les plus courants :

Imprimante 3D LCD

Les imprimantes 3D LCD à bas prix ont récemment gagné en popularité, offrant un rendement supérieur à celui des imprimantes 3D FDM pour le même prix. Ces imprimantes 3D à résine utilisent des écrans LCD avec des LED pour polymériser la résine. L'impression 3D LCD fonctionne en projetant des couches entières simultanément pour polymériser la résine dans le réservoir. Cependant, les imprimantes LCD n'utilisent pas de miroir. À la place, de puissants écrans LCD projettent la lumière sur le modèle grâce à des LED, qu'ils bloquent dans les zones à ne pas solidifier.

L'écran LCD ne laisse passer la lumière que sur les zones qui seront polymérisées pour former le composant fini, réduisant ainsi le recours aux miroirs et aux galvanomètres et simplifiant l'opération. Les imprimantes 3D LCD utilisent un ensemble d'écrans LCD UV comme source lumineuse. La lumière des écrans LCD plats éclaire directement la zone de fabrication selon un motif parallèle. La distorsion des pixels est moins problématique avec l'impression LCD, car la lumière n'est pas étendue. La qualité d'impression de l'imprimante LCD est donc déterminée par la densité de l'écran LCD. Plus le nombre de pixels est élevé, meilleure est la qualité d'impression.

Avantages

• Processus d'impression plus rapide

Les imprimantes 3D LCD offrent un processus d'impression plus rapide, permettant aux utilisateurs d'obtenir leurs produits finis dans des délais plus courts. Elles constituent donc une excellente option à considérer si vous recherchez une imprimante 3D rapide .

• Meilleure résolution

La résolution est un aspect essentiel de l'impression 3D. Elle détermine la qualité et les détails de l'impression. Pour la plupart des utilisateurs, une résolution élevée est essentielle pour garantir un résultat final harmonieux.

• Produit final plus solide

Après l'impression et le produit final, il est essentiel de disposer d'un échantillon solide et exploitable. Le matériau utilisé joue certes un rôle important, mais l'imprimante est également un atout majeur.

Inconvénients

• Plus cher

L'achat d'une imprimante 3D LCD peut s'avérer plus coûteux que l'achat d'autres imprimantes. Cela constitue un inconvénient majeur, surtout pour ceux qui ne disposent pas d'un budget conséquent.

• Pas facilement disponible

Compte tenu de leur prix élevé, ces imprimantes sont souvent plus difficiles à trouver. De plus, une fois installée, l'utilisation peut s'avérer un peu intimidante. Son utilisation efficace requiert des compétences et des connaissances.

Imprimante 3D DLP

Inventé en 1987, le traitement numérique de la lumière (DLP) n'a pas été initialement conçu pour l'impression 3D, mais pour la projection de films, une technologie encore largement utilisée aujourd'hui. L'impression 3D DLP utilise un projecteur plutôt qu'un laser UV. Grâce à des milliers de miroirs minuscules appelés DMD (dispositifs à micromiroirs numériques) qui guident la projection de lumière, le projecteur projette la lumière sur toute la couche de résine en une seule fois, solidifiant ainsi sélectivement le composant. En projetant la lumière à travers une lentille vers un DMD, qui doit ensuite la diriger vers le fond du réservoir de résine, les projecteurs DLP produisent l'image d'une feuille. Par conséquent, la lumière du projecteur DLP doit provenir d'une petite source pour couvrir une grande surface.

Cela signifie simplement que les grands modèles sont plus susceptibles d'avoir des pixels sur les bords. Quelle que soit la taille de l'impression, le nombre de pixels sur un projecteur DLP est le même. Par conséquent, des impressions plus petites et plus étroites sur la même imprimante DLP peuvent être plus précises que des impressions plus larges. Il est important de noter que sur les appareils plus professionnels dotés de composants de meilleure qualité, la distorsion est corrigée. De plus, le problème de « zoom arrière » ne signifie pas nécessairement qu'une imprimante DLP produit une qualité d'impression médiocre, mais plutôt que sa résolution est concentrée sur les impressions plus petites.

Avantages

• Des conceptions détaillées plus précises que FDM ou SLS.

Cela prouve que la résolution de ces imprimantes est très élevée, ce qui permet d'obtenir facilement des résultats exceptionnels.

• Plus rapide que l’impression SLA dans presque toutes les situations.

La vitesse est essentielle en impression 3D ; c'est pourquoi ces imprimantes affichent des vitesses supérieures à celles de leurs homologues. Cela les distingue et les rend plus populaires.

• Moins coûteux à exploiter que le SLA car il utilise une cuve de résine moins profonde, ce qui entraîne moins de déchets.

Inconvénients

• Les pièces ne peuvent pas être laissées à la lumière, car elles se dégraderaient, comme c'est le cas avec le SLA.

• Les pièces ont des propriétés mécaniques plus faibles que celles du FDM, ce qui signifie qu'elles sont plus susceptibles de se fendre ou de se fissurer et de se détériorer avec le temps.

• Plus coûteux à utiliser que le FDM car les résines sont beaucoup plus chères que les filaments, et le coût de remplacement régulier des réservoirs de résine et des plates-formes d'impression s'additionne.

Imprimantes 3D SLA

La stéréolithographie est la plus ancienne technique d'impression 3D, commercialisée par 3D Systems au milieu des années 1980. L'invention de la SLA, il y a plus de 30 ans, a marqué le début de l'impression 3D, qui a depuis évolué et a eu un impact sur la vie de millions de personnes. La SLA utilise un faisceau laser pour solidifier sélectivement des portions de résine déposées dans un réservoir. Le faisceau laser est guidé jusqu'à la zone précise à polymériser par des miroirs appelés galvanomètres, situés au fond du réservoir. Ce processus se poursuit jusqu'à ce que la couche soit complètement polymérisée, puis la plateforme de construction monte d'une couche, et le processus se répète jusqu'à ce que le composant soit terminé.

Normalement, le laser est fixe et des miroirs mobiles (galvanomètres) permettent de focaliser le faisceau laser précisément là où il est nécessaire. Comme l'imprimante cible la lumière plutôt que de diriger une buse, ce qui peut être réalisé de manière beaucoup plus précise, les épaisseurs de couche de ces imprimantes peuvent être très fines. De nombreuses imprimantes SLA impriment avec des épaisseurs de couche de 25 microns (soit 0,025 mm ou 0,001 pouce).

Avantages

• Des modèles 3D d'une qualité exceptionnelle

Les modèles imprimés en 3D sont conçus pour être d'excellente qualité afin de faciliter leur utilisation dans différents domaines. Avec cette imprimante, vous avez la garantie de travailler avec la meilleure qualité du marché.

• Structures en forme de motifs qui sont solides

L'objectif d'une imprimante 3D est d'obtenir un ajustement parfait au modèle à imprimer. Une fois cet ajustement obtenu, vous pouvez facilement l'utiliser pour vos besoins. Avec cette imprimante, vous avez l'assurance d'obtenir des résultats solides et de grande qualité.

• Avec les imprimantes 3D SLA, le temps d'impression dépend de la hauteur du modèle.

Cela signifie qu'avec un modèle d'impression plus court, le temps nécessaire sera moindre par rapport à un objet d'impression plus grand.

• Il existe plusieurs applications.

Avec cette imprimante, vous pouvez vous attendre à différentes applications dans divers secteurs, ce qui en fait un choix incroyable en termes de variété.

• La résine non utilisée peut être conservée.

Inconvénients

• Il faut beaucoup de temps pour retirer le modèle et évacuer l'excès de résine.

• Les modèles finis doivent être nettoyés, durcis et séchés.

• C'est difficile à utiliser.

• Les machines et la résine sont toutes deux chères.

Imprimantes 3D FDM

Chez le grand public, la modélisation par dépôt de fil fondu (FDM), également appelée fabrication de filaments fondus (FFF), est la méthode d'impression 3D la plus courante. Les imprimantes 3D FDM extrudent des filaments thermoplastiques comme l'ABS (acrylonitrile butadiène styrène) et le PLA (acide polylactique) à travers une buse chauffée, puis font fondre le matériau et le déposent sur une structure de construction. Les imprimantes 3D FDM sont idéales pour les modèles de validation de principe simples ainsi que pour le prototypage rapide et économique de pièces simples qui seraient autrement usinées.

Les imprimantes 3D FDM créent des couches en déposant du matériau fondu en lignes. La résolution de la pièce est déterminée par la taille de la buse d'extrusion, et des vides apparaissent entre les lignes arrondies lors du dépôt. Par conséquent, les couches peuvent ne pas s'adapter parfaitement les unes aux autres, sont généralement visibles en surface et le procédé ne permet pas de reproduire des informations complexes contrairement à d'autres technologies. Extrusion de plastique : les filaments thermoplastiques classiques, tels que l'ABS, le PLA et leurs mélanges, sont utilisés dans les imprimantes 3D. La popularité de l'impression 3D FDM auprès des amateurs a donné naissance à une multitude de choix de couleurs. Pour fabriquer des pièces avec une surface imitant le bois ou le métal, divers mélanges expérimentaux de filaments plastiques sont également disponibles.

Avantages

• L'évolutivité est facile.

Grâce à sa conception spécifique, l'imprimante FDM peut allonger les rails du portique et ainsi augmenter la surface de fabrication. Ce mécanisme permet au concepteur d'adapter facilement chaque impression à ses spécifications. Le rapport coût/taille constitue un avantage supplémentaire pour les utilisateurs d'imprimantes FDM.

• Accepte un certain nombre de filaments

Contrairement aux autres imprimantes 3D, l'imprimante FDM peut utiliser une variété de matériaux et de couleurs de filaments. Les filaments utilisés sont le PLA, l'ABS et le PTEG.

• Abordabilité

Le modèle FDM est relativement peu coûteux comparé aux autres imprimantes 3D et offre des performances admirables. Il est généralement considéré comme la forme d'impression 3D la plus simple. En réalité, les imprimantes 3D plus onéreuses peinent à concurrencer les imprimantes FDM du marché. Une imprimante FDM coûte généralement entre 250 et 10 000 dollars, selon le fabricant et les fonctionnalités.

• Après l'impression, il est simple à retirer.

Une fois l'impression terminée, vous pouvez rapidement retirer votre article de l'imprimante, et s'il se coince, un couteau à palette peut faire l'affaire.

Inconvénients

• Un post-traitement est nécessaire.

Le filament est extrudé couche par couche et possède une épaisseur fixe définie par la buse lors de l'impression avec une imprimante FDM. Il est difficile d'obtenir des impressions détaillées avec cette méthode. Ce type de projet nécessite un post-traitement important pour obtenir l'état souhaité. C'est un défi qu'aucune autre imprimante 3D ne présente.

• Avec la fabrication de masse, l'inefficacité

L'imprimante FDM peut être le meilleur choix pour un usage personnel, mais elle n'est pas recommandée pour les impressions à grande échelle. Outre son temps d'impression et sa consommation énergétique importante, elle nécessitera également une étape de post-traitement, ce qui peut s'avérer complexe selon le volume d'impressions et la main-d'œuvre disponible.

Différences entre SLA, DLP et LCD

La principale différence entre SLA et DLP réside dans le processus de polymérisation de la résine. Un projecteur est utilisé en DLP, un écran LCD en LCD, et un laser UV en SLA pour tracer les dimensions à imprimer. Comme les imprimantes DLP et LCD peuvent construire des couches entières en une seule fois, elles sont plus rapides que la SLA, qui nécessite le traçage manuel des dimensions de chaque couche avec le laser. Autre différence mineure à noter : les imprimantes 3D DLP disposent généralement de réservoirs de résine moins profonds, qui stockent la résine pendant l'impression. Ceci est avantageux pour économiser de l'argent, car cela évite la perte de résines inutilisées coûteuses.

En matière de comparaison de qualité d'impression, ces imprimantes peuvent différer. L'impression 3D résine est reconnue pour être l'une des technologies d'impression 3D les plus détaillées et les plus précises, et même les imprimantes LCD bon marché peuvent produire des géométries complexes que la modélisation par dépôt de filament fondu ne peut égaler. À vrai dire, la qualité d'impression d'une imprimante 3D LCD par rapport à une imprimante 3D DLP ou SLA dépend fortement de l'imprimante 3D. Avec des composants de meilleure qualité, des résolutions et une précision supérieures, une imprimante 3D SLA onéreuse surpassera une imprimante 3D DLP bon marché.

Comparaison des résines

Certaines résines sont compatibles avec les imprimantes DLP et SLA, ainsi qu'avec les imprimantes DLP et LCD, ce qui permet une certaine compatibilité. Cependant, si certains fabricants d'imprimantes 3D autorisent l'utilisation de résines tierces pour leurs machines, d'autres n'autorisent que leurs propres résines. Le choix des résines les plus adaptées dépendra de vos objectifs d'impression 3D SLA, DLP ou LCD. Des résines basiques, ainsi que des résines coulables, dentaires, techniques et pour la joaillerie imprimée en 3D, sont disponibles pour les projets d'impression 3D amateurs.

Comparaison de la vitesse d'impression 3D

Les imprimantes DLP et LCD sont généralement plus rapides que les imprimantes SLA, car la SLA nécessite un laser pour parcourir chaque zone du composant à solidifier, tandis que les imprimantes DLP et LCD peuvent durcir des couches entières instantanément. La vitesse d'impression dépend, encore une fois, de l'imprimante 3D choisie. Les imprimantes 3D à résine plus coûteuses imprimeront certainement plus vite et avec une meilleure qualité qu'une imprimante 3D LCD à 300 $, et une imprimante 3D DLP à 2 500 $ imprimera certainement plus vite.

Conclusion

Il existe différents types d'imprimantes 3D parmi lesquels choisir, en fonction de vos besoins spécifiques. Gardez à l'esprit que la meilleure façon d'obtenir une qualité optimale est de collaborer avec une marque d'imprimantes 3D qualifiée, qui propose d'excellentes options industrielles. Une fois votre type d'imprimante en tête, explorez les différentes imprimantes 3D disponibles sur le marché qui répondent précisément à vos besoins. Cela vous donnera une longueur d'avance et vous permettra de trouver l'imprimante qui répondra à vos besoins.