Comment le SLA, le SLS et le FDM se comparent-ils en précision et en résistance des pièces ?
Du point de vue de l’ingénierie et de la fabrication, le choix de la technologie d’impression 3D appropriée nécessite une compréhension solide des compromis entre précision, résistance mécanique et application fonctionnelle. La SLA (stéréolithographie), la SLS (frittage sélectif par laser) et la FDM (modélisation par dépôt fondu) reposent sur des principes différents, ce qui entraîne des variations importantes dans les caractéristiques des pièces obtenues. Le choix optimal n’est jamais universel : il dépend toujours de la fonction prévue de la pièce, qu’il s’agisse d’un prototype visuel très détaillé, d’un composant fonctionnel sous capot, ou d’un gabarit/outil robuste.
Précision dimensionnelle et état de surface
SLA (Stéréolithographie) : La SLA offre généralement la meilleure précision dimensionnelle et le meilleur état de surface des trois technologies. Elle utilise un laser pour polymériser avec précision une résine photopolymère liquide, couche par couche, ce qui permet d’obtenir une très grande finesse de détails (souvent de 25 à 100 microns) et des surfaces exceptionnellement lisses. Cela la rend idéale pour l’impression 3D SLA de pièces nécessitant des tolérances serrées et un rendu esthétique, comme des prototypes détaillés, des maîtres-modèles pour le moulage rapide et des maquettes visuelles complexes.
SLS (Frittage sélectif par laser) : La SLS offre une bonne précision, généralement inférieure à celle de la SLA, mais néanmoins adaptée aux pièces fonctionnelles. Un laser vient fritter une poudre de polymère, généralement du nylon (PA12), et la poudre non frittée environnante soutient naturellement la pièce pendant la fabrication, ce qui permet de produire des géométries très complexes. Cependant, le procédé donne souvent une surface légèrement granuleuse et mate en raison de la présence de particules de poudre. Les pièces imprimées en SLS sont excellentes pour les prototypes fonctionnels et les assemblages complexes, où l’absence de supports d’impression constitue un avantage majeur.
FDM (Modélisation par dépôt fondu) : La FDM est en général la moins précise des trois pour les détails fins. Elle fonctionne en extrudant un filament thermoplastique à travers une buse chauffée, construisant la pièce par couches visibles. L’adhérence entre les couches et le diamètre de la buse limitent la taille minimale des détails et provoquent un effet de “marches d’escalier” sur les surfaces courbes. Même si les solutions d’impression 3D FDM sont très accessibles, la précision dépend fortement du réglage de l’imprimante, du diamètre de buse et des paramètres de hauteur de couche.
Résistance mécanique et propriétés des matériaux
SLS (Frittage sélectif par laser) : La SLS produit les pièces les plus solides et les plus durables pour les applications fonctionnelles. Les pièces obtenues sont denses et présentent des propriétés mécaniques quasiment isotropes, c’est-à-dire que leur résistance est presque identique dans toutes les directions car elles sont constituées de poudre fusionnée. Les matériaux tels que le nylon PA12 offrent une excellente ténacité, une bonne résistance à la fatigue et une résistance chimique modérée, ce qui rend la fabrication additive par SLS adaptée aux pièces de série, aux prototypes fonctionnels exigeants et aux boîtiers utilisés dans des secteurs comme l’automobile et les équipements industriels.
FDM (Modélisation par dépôt fondu) : La résistance des pièces FDM est fortement anisotrope. Elles sont plus résistantes dans le plan des couches (axe X-Y) et sensiblement plus faibles entre les couches (axe Z) en raison du risque de délamination. Bien que des thermoplastiques techniques comme l’ABS, le PC et le nylon soient disponibles, la construction par couches reste un point faible structurel. La FDM convient surtout pour les essais fonctionnels grossiers, les gabarits, les outillages et les pièces où l’on peut maîtriser la direction des charges.
SLA (Stéréolithographie) : Les résines SLA sont généralement des photopolymères qui, une fois polymérisés, peuvent être relativement cassants comparés au nylon SLS ou aux thermoplastiques FDM. Elles sont sensibles aux fissures sous contraintes mécaniques ou lors d’une exposition prolongée aux UV et à l’humidité. Il existe des résines « tough » ou « durables » qui imitent certaines propriétés de l’ABS ou du PP, mais elles restent en général en deçà de la résistance à la fatigue et de la ténacité des vrais thermoplastiques. Les pièces SLA sont excellentes pour les contrôles de forme et d’assemblage, mais moins adaptées aux essais fonctionnels très sollicitants.
Lignes directrices d’ingénierie pour le choix de la technologie
Choisir la SLA pour les prototypes haute fidélité : Lorsque l’exigence principale est la précision dimensionnelle, le niveau de détail et la qualité de surface pour des modèles visuels, des pièces de présentation ou le prototypage de forme et d’ajustement.
Sélectionner la SLS pour des pièces fonctionnelles et complexes : Lorsque vous avez besoin de pièces solides, durables et presque isotropes, capables de supporter des essais fonctionnels, des clips d’encliquetage et des géométries complexes et fermées sans nécessiter de structures de support pendant l’impression.
Utiliser la FDM pour des pièces grandes et économiques : Pour des pièces volumineuses, des prototypes fonctionnels simples où une résistance anisotrope est acceptable, et pour le prototypage rapide et peu coûteux de modèles conceptuels.
Envisager la fabrication hybride : Pour des performances optimales, envisagez d’utiliser l’impression 3D pour les prototypes puis de passer à l’usinage CNC pour les pièces de production finales, afin d’obtenir de meilleures propriétés matériaux et une précision garantie, ou encore d’utiliser l’impression 3D pour fabriquer des gabarits et des outillages personnalisés utilisés directement dans le processus de fabrication.
