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Duel au sommet : stéréolithographie contre FDM !

FDM vs SLA : comparaison des procédés d’impression 3D

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by All3DP
Jan 29, 2018

FDM vs SLA : All3DP compare ces procédés d’impression 3D concurrentes et vous explique les avantages et inconvénients de ces technologies et leurs applications respectives.

FDM vs SLA : explication

L'imprimante FDM Prusa Steel est reconnue pour sa qualité d'impression et sa fiabilité (image :usa)

FDM est une abréviation anglaise pour Fused Deposition Modeling (modélisation par dépôt de fil fondu). Avec le FDM, le matériau (dans ce cas précis, le thermoplastique) est déposé en plusieurs couches afin de créer un objet imprimé en 3D. Pendant l’impression, le filament en plastique est introduit dans un extrudeur chauffé et le plastique devient suffisamment mou pour pouvoir être placé avec précision grâce à la tête d’impression. Le filament fondu est ensuite déposé couche par couche dans la zone d’impression pour construire la pièce finale.

Il existe un large choix d’imprimantes 3D FDM. Il y en a pour tous les budgets . Les machines les moins chères sont vendues pour quelques centaines d’euros et les bobines de filaments sont relativement peu coûteuses (à partir de 20€ le kilo). Grâce à ces petits prix, les imprimantes 3D FDM populaires sont auprès des fabricants et des particuliers.

Formlabs a récemment présenté la Form 2, une imprimante SLA utilisant un laser UV pour la polymérisation (image: Formlabs)

SLA est l’abréviation de stéréolithographie. Comme pour la technologie FDM, la stéréolithograpie est une méthode additive : les modèles sont construits grâce à une succession de couches. Cependant, la stéréolithograpie utilise un photopolymère (typiquement une résine liquide) qui se rigidifie en appliquant une lumière concentrée ou une lumière UV (un procédé qui porte le nom de photopolymérisation). Les imprimantes 3D SLA construisent généralement les modèles de haut en bas, la plateforme de construction soulève le modèle vers le haut, hors du bain de résine.

La source de lumière est un laser ou un projecteur numérique (une technologie qui porte le nom de « Digital Light Processing»). Les lasers « dessinent » les couches. Avec le DLP, une tranche entière (une couche bi-dimensionnelle) du modèle est projetée en une seule fois dans le bain de résine.

Les imprimantes 3D utilisant un laser sont donc généralement plus lentes que les machines utilisant le DLP en raison de la petite surface du faisceau laser. Avec les imprimantes de type DLP, chaque couche est imprimée plus rapidement : l’image entière de la dite couche est projetée sur la résine. Qui plus est, les projecteurs DLP sont plus fiables et plus faciles à entretenir que les systèmes laser personnalisés. En effet, les projecteurs utilisent la même technologie que les projecteurs professionnels et Home-Cinéma.

FDM vs SLA : comparaison

FDM vs SLA : matériaux et couleurs

Les imprimantes 3D FDM utilisent généralement des filaments PLA ou ABS, certaines peuvent même manipuler du nylon et une variété de mélanges (mix avec du bois, des céramiques, des métaux, de la fibre de carbone, etc.). Les filaments sont disponibles dans une large gamme de couleurs.

La plupart des imprimantes 3D FDM peuvent utiliser des bobines de filament disponibles en deux tailles standard (diamètre : 1,75 ou 2,85 mm) provenant de fabricants divers. Quelques imprimantes (par exemple la Zortrax M200 ou la Tiko) utilisent des filaments 3D spéciaux ou des boîtes de filaments généralement plus chers que les bobines classiques.

Pour les imprimantes 3D utilisant la stéréolithographie, le choix est limité car les résines sont exclusives et ne peuvent être utilisées que sur des modèles spécifiques, provenant d’un fabricant précis. Le choix des couleurs est également limité. Formlabs ne propose par exemple que des résines noires, blanches, grises et transparentes. En conséquence, les clients dépendent des approvisionnements du fabricant.

FDM vs SLA : précision et régularité

Les imprimantes SLA telles que Moonray impriment avec une grande précision. Avec la stéréolithographie, vous obtenez donc des détails que vous ne verriez pas dans un objet imprimé en FDM (image : Sprintray, les créateurs de Moonray)

Pour les imprimantes 3D FDM, la résolution dépend de la taille de la buse et de la précision des mouvements de l’extrudeur (axes X / Y). La précision et la régularité des modèles imprimés subissent l’influence d’autres facteurs. La résistance des liaisons entre les couches est plus faible qu’avec la stéréolithographie et le poids des couches supérieures peut peser sur les couches inférieures. Un certain nombre de problèmes peuvent dès lors survenir : déformation, décalage des couches, déplacement des couches, rétraction des parties inférieures (pour plus de détails vous pouvez consulter cet article (en anglais) qui traite de la question). Ces éléments compromettent la précision et la régularité de la surface.

Les imprimantes 3D SLA produisent systématiquement des objets à plus haute résolution et sont plus précises que les imprimantes 3D FDM. Cela tient au fait que la résolution est principalement déterminée par la taille du point optique du laser ou du projecteur (minuscule). En outre, avec la stéréolithographie, moins de force est exercée sur le modèle lors de l’impression 3D. La surface n’en est que plus lisse. Les impressions réalisées avec la stéréolithographie offre un degré de détails qu’une imprimante 3D FDM ne parviendrait jamais à atteindre.

La qualité des détails obtenue avec la stéréolithographie est l’argument de vente principal des imprimantes 3D SLA.

FDM vs SLA : adhérence et rétraction après l’impression 3D

L’adhérence au plateau chauffant ne pose normalement aucun problème lors de l’utilisation d’une imprimante 3D FDM. Les objets imprimés peuvent s’enlever facilement. Si l’objet colle au lit d’impression, un simple couteau à palette fera l’affaire.

Avec les imprimantes 3D SLA (telles que la Form 1+), il peut s’avérer complexe de retirer le modèle imprimé de la plate-forme d’impression. Il reste souvent beaucoup de résine sur la plate-forme, que vous devez retirer à l’aide d’un couteau à palette. Vous n’avez pas ce problème avec une imprimante FDM.

Pour cette raison, des fabricants tels que Carbon3D et WASP ont trouvé de nouvelles idées : Carbon3D utilise l’oxygène pour créer une « zone morte » autour du modèle imprimé (l’oxygène empêche la résine de durcir à la surface du modèle) ; WASP a changé la position du projecteur (avant au-dessous du bain de résine et désormais au-dessus de celui-ci) et déclare avoir résolu le problème d’adhérence. Nous devrons patienter quelque temps pour constater la pérennité de ces solutions (les imprimantes 3D ne sont pas encore disponibles pour effectuer les tests).

FDM vs SLA : Traitement post-impression requis

Après avoir imprimé avec une imprimante FDM vous devez retirer les supports (nécessaires si le modèle a des parties en overhangs) et l’excès de plastique avec vos doigts ou un outil tranchant. Le ponçage aide à obtenir des surfaces plus lisses.

Les modèles imprimés avec la stéréolithographie (par exemple sur une imprimante 3D Form 1+) sont recouverts de résine collante, qui doit être éliminée dans un bain d’alcool isopropylique. C’est pourquoi vous devez porter des gants en caoutchouc quand vous imprimez avec la Form 1+ pour protéger vos doigts de la résine et de l’alcool. En fonction du modèle, des supports peuvent être requis. Les supprimer est aussi simple qu’avec les imprimantes 3D FDM.

FDM vs SLA : coûts d’impression 3D

Pour les imprimantes FDM, vous pouvez obtenir des filaments dans de nombreux coloris et même dans des dégradés de couleurs (image :D-Printshop.biz)

Les seuls consommables pour les imprimantes 3D FDM sont des bobines de filaments. Comme mentionné plus haut, la plupart des imprimantes FDM utilisent les mêmes bobines de filaments standards, et les prix des filaments ont diminué au cours de ces dernières années. 1 kg de filament classique peut être acheté pour 20€, les filaments spéciaux coûtent plus cher.

Avec les imprimantes 3D SLA, la résine n’est pas le seul consommable : des imprimantes comme celles de la série Form ont un réservoir qui doit être remplacé après l’impression de 2 à 3 litres de résine. Pourquoi ? Parce qu’au fil du temps, le réservoir interne est tâché, de sorte que la source de lumière n’est plus en mesure de projeter précisément l’image dans la résine. Un réservoir de résine coûte environ 50€. Formlabs avance avoir redessiné et amélioré le système de résine dans son modèle Form 2 afin d’en allonger la durée de vie. Un autre composant qui doit être remplacé de temps en temps est la plate-forme de construction. Elle se dégrade lorsque l’utilisateur détache le modèle imprimé. Une plate-forme se vend à 85€ et nous ne pouvons malheureusement pas dire combien de fois vous avez besoin de remplacer la plate-forme de construction.

L’impression 3D avec la stéréolithographie est coûteuse : la résine, premier consommable avec cette technologie, est également chère (1 litre standard pour la Form 1+ et 2 coûte 125 €). Selon les utilisateurs de la Form 1+, un litre de résine correspond à 1 kg de filament FDM.

FDM vs SLA : dilemme kafkaien

En un mot : si votre priorité est la précision et la finition frôlant la perfection, et si le coût est nul ou d’importance mineure pour un travail d’impression, utilisez la stéréolithographie (SLA). Si le coût a son importance, utilisez plutôt une imprimante FDM.

Quand utiliser la technologie FDM ?

  • Pour le prototypage rapide

  • Les modèles à faible coût

  • Pour expérimenter

  • Quand la précision et la finition d’une surface ne sont pas cruciales.

Quand utiliser la stéréolithograpie (SLA) ?

  • Lorsque des détails complexes et/ou une finition de surface extrêmement lisse s’avèrent essentiels.

  • Lorsque la robustesse et la durabilité du modèle ne sont pas cruciales (les modèles fabriqués à partir de résine peuvent souffrir lorsqu’ils sont exposés au soleil pendant de longues périodes)

  • Pour créer des moules pour la coulée afin de faciliter la production en série (à l’image des fabricants de bijoux ou de jouets)

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