La solidification par lumière

La stéréolithographie ou SLA

C’est la première technique d’impression 3D à avoir été mise en évidence. L’invention de ce procédé est souvent attribué à Charles Hull qui est le fondateur de 3D Systems alors qu’en réalité, on doit ce procédé à trois français. Ils ont déposé leurs brevets trois semaines plutôt que celui de Charles Hull mais ceux-ci n’ont malheureusement pas été renouvelés.

La stéréolithographie est aussi appelée SLA qui est l’acronyme de « Stéréolithographie Apparatus ».

C’est une technique qui consiste à solidifier un liquide photosensible avec un rayon laser ultraviolet.

Ces imprimantes ont quatre parties différentes :

Un réservoir qui est rempli d’un liquide photopolymère,
Une plate-forme perforée qui est descendu dans le réservoir,
Un rayonnement ultraviolet,
Un ordinateur permettant de commander la plate-forme et le laser.

Pour réaliser l’objet, il est nécessaire de passer par plusieurs étapes :

L’imprimante analyse le fichier 3D.
En fonction de la forme de l’objet, elle va lui ajouter des fixations temporaires pour maintenir certaines parties qui pourraient s’affaisser.
Puis le laser commence par toucher et durcir la première couche de l’objet à imprimer.
Une fois durcie, la plate-forme s’abaisse pour ensuite déposer une nouvelle couche de surface de polymère liquide.
Le laser vient à nouveau durcir cette couche qui colle à la couche durcie du dessous.

Ce processus est répété jusqu’à temps que l’objet soit fini.

Une fois fini, l’objet est rincé avec un solvant liquide pour le débarrasser de l’excès de résine.
Puis l’objet est cuit dans un four à ultraviolet pour durcir la matière plastique supplémentaire.

Tous les objets fabriqués à partir de ce procédé ont une bonne qualité de finition et de détails. La SLA fait parti des meilleures techniques d’impression tridimensionnelles en ce moment.

Cette technique à l’avantage de pouvoir créer des objets de différentes tailles pouvant aller jusqu'à plusieurs mètres.

En revanche, il existe des inconvénients :

Il y a un coût plus élevé que la FDM.
Le panel de matériaux et de colories est plus limité du fait que les polymères sont utilisés comme matière première
Les solvants et les liquides polymères dégageant par ailleurs des vapeurs toxiques durant l’impression. De ce fait, la pièce où se situe l’imprimante doit être équipé d’une hotte aspirante pour l’aération.

D'après http://www.iluac.com/docs/C34IMPOR_fichiers/image047.png

Le Polyjet

Cette technique est brevetée par la société Objet Geometries Ltd. Elle fonctionne aussi sur le principe de la photopolymérisation.

Les différentes étapes :

Le fichier 3D est envoyé à l’imprimante.
Les têtes d’impression déposent en goutte à goutte de la matière photosensible sur un support de gel.
Une fois déposé, la matière est exposée à un rayon ultraviolet qui va la durcir instantanément.

Cette opération est alors répétée jusqu’à obtenir l’objet final.

Une fois l’objet fini, il sera nettoyé.

Cette technique est tellement précise (de l’ordre de 0,005mm) qu’elle permet de réaliser des objets de haut niveau de détails et des pièces d’assemblage pouvant s’imbriquer comme des engrenages.

L’entreprise Objet Geometries par la suite a affiné cette technique en mettant au point Polyjet Matrix. C’est une technique qui avec 96 embouts pour chacune de ses têtes d’impression, il est possible pour l’utilisateur de combiner plusieurs matériaux différents, souples et rigides. Cela nous permet de réaliser notre propre composite, mais il nous offre aussi la possibilité d’imprimer des objets plus variés et surtout plus complexes.

Le frittage laser

Cette technique est créée par un étudiant américain dans une université du Texas en 1980 mais elle a été développée plus tard en 2003 par la société allemande EOS. Elle est aussi appelée SLS qui est l’acronyme de « Selective Laser Sintering ».

C’est aussi un processus d’impression par laser. Cette technique fonctionne par un faisceau laser très puissant qui va fusionner une poudre (1mm d’épaisseur) à des points très précis qui sont définis par un fichier qui est communiqué à l’imprimante par l’ordinateur.

Les différentes étapes :

Les particules de poudre sont sous l’effet de la chaleur donc elles vont fondre et finir par se fusionner entre elles.
Une nouvelle couche de poudre fine est étalée et durcie à nouveau par le laser puis elle est reliée à la première.

C’est une opération qui est répétée plusieurs fois jusqu’à obtention de la pièce finie.

L’objet est soulevé de la poudre libre et après il est brossé puis sablé ou poncé à la main pour les finitions.

La poudre utilisée pour ce type d’impression est le plus souvent du polyamide. Mais d’autres composants comme de la poudre de verre, de la céramique ou du plastique sont utilisés. Elle est de couleur blanche, ce matériau est un nylon. Cette poudre va donner une surface poreuse à l’objet ce qui permet de pouvoir repeindre de la couleur que l’on veut. Les fabricants utilisent souvent un mélange de deux sortes de poudres pour obtenir des objets plus aboutis.

Sur le même principe, il y a aussi le DMLS qui est l’abrégé de « Direct Metal Laser Sintering ». C’est un procédé qui permet de réaliser des objets en métal en fusionnant une poudre de fines particules métalliques. Presque tous les métaux peuvent être utilisés.

Même si la précision d’impression est inférieure à la SLA, le frittage laser permet de fabriquer des pièces avec un niveau de détails assez élevé (0,1mm) et à géométrie complexe.

De plus, la poudre restante peut être réutilisée à la fois suivante.

Cette technique d’impression demande davantage de finitions que la SLA et son rendu est un peu granuleux.

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