SLS ou Frittage Sélectif par Laser, on vous explique tout !

Le frittage sélectif par laser, également connu sous le nom de Selective Laser Sintering (SLS), est une technologie d’impression 3D qui repose sur la fusion d’une couche de poudre pour créer des objets en trois dimensions. Il s’agit d’une des méthodes de fabrication additive industrielles les plus répandues. Dans cet article, nous verrons comment fonctionne ce procédé en détail.

Histoire et développement du SLS

L’histoire du SLS remonte aux années 1980, lorsque Carl Deckard et Joseph Beaman ont commencé à travailler sur cette technologie à l’Université du Texas à Austin, aux États-Unis. La naissance de cette technique est étroitement liée à la DTM Corporation, qui a obtenu le brevet en 2001, avant d’être rachetée par 3D Systems. D’autres acteurs, tels que Farsoon Technologies, fondé en 2009 en Chine, ont également apporté leur contribution au développement de cette méthode d’impression 3D. Il est intéressant de noter qu’un procédé similaire au SLS avait été inventé et breveté en 1979 par R.F Housholder, mais il n’a finalement jamais été commercialisé.

Fonctionnement de l’impression 3D SLS

Le SLS repose sur le principe de fusion sur lit de poudre. Les étapes et les composants clés du processus sont les suivants :

• Le stockage du matériau en poudre : La matière première utilisée dans le SLS est un thermoplastique sous forme de poudre fine. Cette poudre est stockée dans un bac.
• Le préchauffage : La poudre est préchauffée dans l’imprimante à une température légèrement inférieure à sa température de frittage (elle-même inférieure à celle de fusion).
• L’application par rouleau : Pour chaque couche de l’impression, une fine pellicule de poudre est appliquée sur le plateau d’impression à l’aide d’un rouleau.
• Le frittage laser : Un laser CO2 balaye la surface de la poudre. Le faisceau laser chauffe la poudre de manière très précise, fournissant ainsi l’énergie nécessaire au frittage de la pièce. Sous l’effet de la chaleur, les particules plastiques se soudent entre elles pour former l’objet solide.

Principaux avantages du SLS

Le frittage sélectif par laser présente de nombreux avantages, notamment :

• Liberté de conception : L’un des avantages les plus remarquables du SLS est la liberté de conception qu’il offre. Cette technologie permet la création de pièces aux formes complexes et aux géométries impossibles à réaliser avec d’autres méthodes d’impression 3D. La clé de cette liberté réside dans l’absence de besoin de supports. Contrairement à d’autres procédés, tels que le Fused Deposition Modeling (FDM), le SLS n’utilise pas de supports temporaires pour maintenir les parties saillantes de l’objet pendant l’impression. Au lieu de cela, les pièces SLS sont entourées de poudre non fusionnée qui agit comme un support naturel. Cela signifie que des conceptions complexes avec des surplombs, des angles aigus et des détails internes peuvent être produites sans entraves.
• Recyclage de matériau : Le recyclage de la poudre non fusionnée est un aspect économique et écologique important du SLS. Après chaque cycle d’impression, la poudre non utilisée est récupérée et mélangée avec de la poudre vierge.
• Précision : Le SLS est reconnu pour sa précision dans la création de pièces. Le processus de fusion laser sur lit de poudre permet d’obtenir des détails fins et des tolérances serrées. Cette précision élevée est particulièrement avantageuse dans des applications où des pièces de haute qualité et des finitions impeccables sont essentielles. Les pièces produites par SLS sont généralement lisses et uniformes, avec peu ou pas de marques de couches visibles.

Les matériaux du frittage sélectif par laser

Le frittage sélectif par laser offre une grande variété de matériaux compatibles. Bien que la technologie SLS soit surtout associée aux polymères plastiques, elle est extrêmement polyvalente. Le nylon, mieux connu sous le nom de polyamide, est le matériau le plus couramment utilisé. Cette technique est également compatible avec du TPU, du polypropylène, de l’alumide, du carbonmide, du PEBA, du PA11 et même potentiellement du PEEK. De plus, il est possible d’incorporer des additifs tels que le carbone, le verre ou l’aluminium, améliorant ainsi les propriétés mécaniques des pièces.

Post-traitement

Après l’impression, les pièces sont recouvertes de poudre, créant un bloc appelé « cake ». Pour permettre le dépoudrage et le post-traitement, le bac de poudre doit être refroidi, ce qui peut prendre plusieurs heures. Ensuite, les pièces sont dépoudrées à l’air comprimé ou par sablage, une méthode consistant à projeter un jet de matériau abrasif, tel que des particules de sable, à haute pression sur les pièces. Les particules abrasives délogent efficacement la poudre non fusionnée, laissant les pièces avec une finition propre. Cette méthode garantit que les détails fins et les géométries complexes ne soient pas obstrués par des résidus de poudre. Une fois le nettoyage effectué, la pièce peut être utilisée telle quelle ou bien être peinte ou vernie. Le vernissage peut améliorer davantage l’apparence et la durabilité des pièces SLS. Il consiste à appliquer une couche de revêtement protecteur sur la surface des pièces permettant d’améliorer l’esthétique et le toucher, de protéger contre l’usure et de garantir l’étanchéité de la pièce.

Marché de l’impression 3D SLS

La technologie SLS trouve des applications dans divers domaines, de la conception industrielle à l’automobile en passant par l’aérospatiale et l’ingénierie. Historiquement, les principaux acteurs du marché étaient 3D Systems et EOS GmbH, spécialisés dans les systèmes SLS professionnels. Cependant, avec l’expiration du brevet de cette technologie en 2014, de nouveaux acteurs ont émergé, tels que Formlabs et sa Fuse 1, Sinterit et sa Lisa. Cette démocratisation de la technologie ouvre de nouvelles perspectives pour l’impression 3D SLS, la rapprochant ainsi d’un public plus large.

Et vous, utilisez-vous la technologie de frittage sélectif par laser ? Partagez votre opinion en commentaires de l’article ou avec les membres du forum 3Dnatives.

*Crédits photo de couverture : EOS