L'impression 3D a transformé la conception et la production de pièces, en facilitant grandement prototypage rapide et même la production sur mesure. Deux types très importants de technologies d'impression 3D sont le frittage sélectif par laser (SLS) et la stéréolithographie (SLA). Bien qu'elles fassent toutes deux appel à la technologie laser, en déposant les pièces une couche à la fois, chacune d'entre elles le fait à sa manière, en s'adaptant parfaitement à certaines applications.
Dans cet article, nous allons examiner les principales différences entre SLS et SLA, afin que vous puissiez déterminer quelle technologie est la plus adaptée à votre prochain projet.
Qu'est-ce que le SLS ?
SLS est l'abréviation de Selective Laser Sintering (frittage sélectif par laser), qui utilise un laser pour fusionner le matériau en poudre et lui donner une forme solide. Le processus commence par l'étalement d'une fine couche de poudre sur la plate-forme de construction, préchauffée juste en dessous de son point de frittage. Un laser balaie sélectivement chaque couche en fonction de la section transversale de la pièce, fondant et liant les particules de poudre entre elles tout en les fusionnant avec la couche inférieure. Une fois chaque couche frittée, la plate-forme s'abaisse et une nouvelle couche de poudre est appliquée jusqu'à ce que le modèle soit entièrement construit. Une fois l'impression terminée, la pièce est refroidie, débarrassée de la poudre qui l'entoure et peut faire l'objet d'un post-traitement supplémentaire.
L'un des principaux avantages de la SLS est qu'elle ne nécessite pas de structures de soutien supplémentaires. La poudre non frittée qui entoure la pièce la soutient naturellement, de sorte qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser des matériaux de soutien supplémentaires pendant l'impression. La technique SLS est donc particulièrement adaptée aux conceptions complexes comportant des surplombs.
Avantages de l'ANS
Vous pouvez utiliser n'importe quel type de matériau. En fait, tout ce qui est une poudre pouvant se lier sous l'effet de la chaleur est un matériau d'impression SLS. En outre, il n'y a pas de gaspillage puisque vous pouvez récupérer toute la poudre non frittée.
Le processus de fabrication est relativement simple. Vous n'avez pas besoin de support car la poudre libre non frittée constitue un support naturel.
Le processus de formage n'a rien à voir avec la complexité de la pièce. La complexité de la pièce est pratiquement illimitée, ce qui est particulièrement intéressant pour la fabrication de pièces de formes compliquées.
Les produits peuvent être directement préparés sur la base des dessins de conception sans qu'il soit nécessaire de concevoir et de fabriquer des moules, et les pièces peuvent être fabriquées sans usinage.
Le cycle de production du produit est court, de sorte qu'il peut être rapidement mis sur le marché pour essai, et les avis des utilisateurs peuvent être sollicités rapidement, ce qui permet d'apporter des améliorations et des perfectionnements en temps utile.
Le prix unitaire du produit est pratiquement indépendant du lot, ce qui convient particulièrement au développement de nouveaux produits ou à la production de pièces uniques et de petits lots de pièces.
Le SLS convient parfaitement pour :
- Pièces fonctionnelles et prototypes
- Pièces pour l'automobile et l'aérospatiale
- Matériel médical
- Produits personnalisés
Qu'est-ce que l'ANS ?
L'appareil de stéréo-lithographie (SLA) fait partie des technologies pionnières d'impression 3D et fonctionne selon un principe dans lequel la lumière ultraviolette (UV) est appliquée pour solidifier la résine liquide en couches. Le processus utilise une longueur d'onde spécifique de la lumière ultraviolette (UV) pour durcir sélectivement la résine liquide en couches solides. Lorsque le faisceau de lumière UV est dirigé sur la surface de la résine, celle-ci se polymérise rapidement et se solidifie en quelques microsecondes, formant une couche mince et rigide. L'imprimante SLA construit l'objet couche par couche en polymérisant la résine de manière répétée selon des schémas précis basés sur le modèle 3D.
Le SLA nécessite des structures de support pour certaines impressions, principalement lorsque les pièces ont des géométries complexes ou des porte-à-faux. Ces supports sont construits en même temps que la pièce et doivent être retirés lors du post-traitement.
Avantages de l'ANS
La méthode de moulage par solidification est le premier processus de fabrication de prototypes rapides, avec une grande maturité et ayant fait ses preuves.
Le prototype est réalisé directement à partir du modèle numérique de CAO, avec une vitesse de traitement rapide et un cycle de production court, sans outils de coupe ni moules.
Il peut traiter des prototypes et des moules de structures complexes ou difficiles à former par des moyens traditionnels.
Il rend le modèle numérique CAO intuitif et réduit le coût de réparation des erreurs.
Il peut fournir des échantillons pour les expériences et vérifier les résultats des calculs de simulation informatique.
Il peut être utilisé en ligne et contrôlé à distance, ce qui favorise l'automatisation de la production.
L'ALS convient pour :
- Production de prototypes
- Bijoux et applications dentaires
- Modèles miniatures
- Projets artistiques
SLS vs. SLA : quelles sont les différences？
Les principales différences entre les processus d'impression 3D SLS et SLA résident dans les matériaux et la structure de support. D'autres différences concernent la précision, la qualité de la surface et la résistance à la corrosion.
Matériaux et résistance
Le SLS est surtout connu pour sa capacité à être utilisé dans une variété de matériaux en poudre qui produisent des impressions solides et durables avec une grande résistance à l'usure ; des exemples incluent le nylon (PA12). La SLS permet de créer des prototypes fonctionnels et des pièces d'utilisation finale soumises à l'usure, comme celles que l'on trouve dans l'industrie automobile ou les appareils médicaux. Le SLA utilise des résines photopolymères liquides, qui peuvent être extrêmement dures et rigides ou souples et flexibles. Les pièces SLA sont donc généralement plus détaillées et présentent une finition plus lisse, mais elles sont assez fragiles par rapport aux pièces SLS. Cela signifie que le SLA est fantastique pour les prototypes détaillés, mais qu'il n'est pas idéal pour les scénarios dans lesquels les pièces doivent être résistantes ou flexibles.
Précision
Le taux de rétrécissement du processus d'impression 3D SLA est inférieur à 0,4%, alors que celui du processus d'impression 3D SLS est d'environ 2% à 4%. Par conséquent, le procédé SLA permet de produire des pièces imprimées plus précises. Cependant, les pièces imprimées par SLA doivent être post-polymérisées, et il y aura des contraintes résiduelles sur la pièce, de sorte que la stabilité dimensionnelle n'est pas assez bonne. Au bout d'un certain temps, un retrait et un fluage supplémentaires peuvent se produire.
Résolution et qualité de surface
Le premier avantage de la SLA par rapport à la SLS est la résolution. Le laser UV utilisé dans le SLA a un spot plus petit que le laser infrarouge utilisé dans le SLS ; le SLA peut donc imprimer avec des détails plus fins. Le SLA est donc mieux adapté à la production de pièces aux dessins complexes et aux finitions de surface lisses. Le SLS laisse généralement une surface un peu plus rugueuse en raison des particules de poudre. Il est possible de l'embellir par un post-traitement, mais elle ne sera jamais aussi lisse que les impressions SLA. Par conséquent, si vous avez besoin d'une surface super lisse et polie, le SLA est probablement votre meilleur choix.
Résistance à la corrosion
La résistance environnementale (température, humidité et corrosion chimique) des pièces imprimées par SLS est proche de celle des matériaux thermoplastiques. En revanche, la résistance des pièces imprimées par SLA est relativement faible. Par exemple, les pièces SLA moulées avec de la résine époxy sont facilement corrodées par l'humidité et les produits chimiques et se ramollissent et se déforment dans un environnement supérieur à 38°C.
Structures de soutien
Une autre différence majeure entre les deux technologies est la manière dont elles gèrent les structures de support. La SLS n'a pas besoin d'autres structures de support, car la poudre qui n'est pas utilisée autour de la pièce imprimée agit comme un support naturel. C'est l'une des raisons pour lesquelles la SLS est idéale pour fabriquer des pièces complexes avec des surplombs ou des cavités internes. La SLA a souvent besoin de structures de soutien, en particulier pour les pièces présentant des surplombs ou des caractéristiques délicates. Ces structures peuvent être très difficiles à enlever et parfois laisser des marques sur la pièce, ce qui affecte l'aspect final. Toutefois, la résolution supérieure et la finition lisse de la SLA justifient généralement l'effort supplémentaire de post-traitement.
Applications
La technique SLS est adaptée à la production de pièces fonctionnelles et de prototypes, principalement dans les domaines de l'aérospatiale, de l'automobile et des applications pour les dispositifs médicaux. Comme le SLS peut imprimer avec des matériaux durables comme le nylon, il est très utile pour créer des pièces qui doivent être solides ou flexibles et qui peuvent résister à l'usure et aux déchirures. Elle est très utile pour fabriquer un grand nombre de pièces à la fois, car la poudre non frittée peut apporter un soutien et réduire les déchets. Le SLA est idéal pour les projets qui nécessitent des détails et une belle finition. Les gens l'utilisent principalement pour les prototypes, les bijoux, les modèles dentaires et tout ce qui doit avoir un aspect impeccable et lisse. De plus, l'ALS permet de produire des petites séries d'objets intéressants, comme des figurines ou des moules fantaisie.
Coût et efficacité
En ce qui concerne le coût, le SLA est généralement moins cher pour les petites impressions, surtout s'il s'agit de modèles très détaillés. Les résines pour SLA sont généralement moins chères que les poudres fantaisistes dont vous avez besoin pour SLS. Toutefois, n'oubliez pas que le SLA peut nécessiter plus de temps pour le post-traitement, comme le nettoyage et le durcissement des pièces imprimées, ce qui peut faire grimper un peu le coût total.
En revanche, la technique SLS est généralement plus coûteuse au départ, principalement en raison de l'utilisation de matériaux et d'équipements plus chers et plus spécialisés. Toutefois, la technique SLS peut s'avérer la plus rentable pour les impressions de grande taille ou les prototypes fonctionnels, en particulier lorsqu'il s'agit de produire un lot de pièces ou de créer des pièces capables de résister à un usage intensif.
Lequel choisir ?
Le choix entre SLS et SLA dépend des exigences du projet. Le SLS est la meilleure option si vous avez besoin de pièces fonctionnelles et durables, capables de résister à l'usure. Il est idéal pour les industries telles que l'automobile, l'aérospatiale et la fabrication, où la résistance et la flexibilité sont essentielles.
En revanche, si l'accent est mis sur les détails, la qualité de la surface et la précision, et que vous n'avez pas besoin que vos pièces soient très résistantes, la SLA est la solution à retenir. Elle est idéale pour les prototypes à haute résolution, les modèles visuels détaillés et les applications où l'apparence est importante, par exemple dans le domaine de la bijouterie ou des soins dentaires.
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Conclusion
Le SLS et l'ALS sont tous deux formidables. Technologies d'impression 3D qui donnent de bons résultats. La technologie SLS est idéale pour fabriquer des pièces fonctionnelles, tandis que la technologie SLA est la plus adaptée aux pièces détaillées et lisses. En connaissant les points forts et les points faibles de chaque technologie, vous serez en mesure de choisir celle qui convient le mieux à vos besoins en matière d'impression 3D.
Qu'il s'agisse de prototyper un nouveau produit ou de créer des pièces à usage final, le choix de la bonne technologie d'impression 3D vous permettra d'obtenir les meilleurs résultats possibles pour votre projet.
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