FDM ou SLA : quelle technologie d’impression 3D choisir?

Depuis les débuts de l’impression 3D, de nombreuses technologies se sont développées, toutes ayant le même but : convertir un modèle numérique en un modèle physique. Pour atteindre cet objectif, chaque procédé a ses spécificités et bien évidemment ses résultats propres. Nous avons donc décidé de comparer deux des technologies les plus utilisées sur le marché de la fabrication additive à savoir le dépôt de filament (FDM) VS la stéréolithographie (SLA).

Les premiers développements

La première technologie connue sur le marché de l’impression 3D est la stéréolithographie, plus connue sous l’acronyme SLA. Ses premiers développements ont commencé en 1984 lorsque Chuck Hull, fondateur de 3D Systems, a déposé le premier brevet commercial pour cette technique qui repose sur la photopolymérisation par un laser d’une résine liquide. Quelques années après est apparue la technologie DLP ; basée sur le même principe, elle utilise en revanche la lumière UV d’un projecteur. Parmi les entreprises qui ont développé des imprimantes 3D SLA ou DLP (ou dérivées), on retrouve 3D Systems, Formlabs, EnvisionTEC, Asiga, B9Creations ou encore Carbon 3D.

En 1988, Scott Crump, le fondateur de l’autre géant américain Stratasys, démarre le développement des premières machines par dépôt de matière fondue, FDM (Fused Deposition Modeling) connue aussi comme FFF (Fused Filament Fabrication). Comparée aux autres technologies, elle était très facile d’utilisation et peu chère ce qui la fit rapidement gagner en popularité. Parmi les entreprises qui commercialisent des imprimantes FDM, on retrouve Stratasys, Ultimaker, Makerbot ou encore BQ.

FDM ou SLA?

Les matériaux

Lorsque l’on parle des matériaux compatibles FDM ou SLA, il faut savoir que la technologie FDM est plus populaire et plus accessible ce qui explique pourquoi de nombreux matériaux ont été développés, les plus basiques étant les plastiques PLA ou ABS. De là, d’autres matériaux ont vu le jour comme des filaments à base de bois, de liège ou encore plus original café. On pense aussi à la variété de couleurs qu’il est possible de trouver sur le marché, mais aussi de propriétés avec des matériaux flexibles, conductibles ou solubles. Il existe plusieurs diamètres de filaments sont de 1,75 ou 2,85 mm. Certains fabricants ont développé leurs propres filaments, adaptés à leurs machines ; c’est le cas par exemple de Zortrax qui équipe ses bobines de puces NFC afin de connaître en temps réel la consommation de filament.

Dans le cas de la technologie SLA, on utilise des résines aux couleurs plus limitées (noir, blanc, transparent, gris, bleu, rouge, orange…) et à un prix plus élevé (jusqu’à 150€/L). Il existe seulement quelques résines techniques : en joaillerie avec la résine calcinable ou des résines dentaires certifiées.

Qualité d’impression

Une des clés pour différencier les deux technologies est la qualité d’impression. Quand on les compare, on se rend rapidement compte que la qualité est meilleure avec la stéréolithographie pour une épaisseur de couche égale.

Dans le cas de la technologie SLA, la résolution des modèles est déterminée par le point optique du laser ou du projecteur. En plus, lors de l’impression, aucune force n’est exercée puisqu’elle utilise la photopolymérisation ce qui donne alors des surfaces bien plus lisses et une épaisseur de couche comprise entre 0,05 et 0,01 mm.

Dans le cas de la technologie FDM, la résolution est directement liée à la taille de la buse d’extrusion et à la précision des mouvements de l’extrudeur (axe X/Y), il est donc primordial de bien calibrer la machine. Parfois, la qualité varie également en fonction de la robustesse de l’imprimante,  de sa précision ou de sa finesse d’impression puisque le poids des couches peut déplacer les couches du bas, réduisant ainsi la qualité. L’épaisseur de couche d’une imprimante FDM varie entre 0,05 et 0,3 mm.

Le post-traitement

Lorsque notre imprimante 3D a terminé son impression, cela ne veut pas dire que le travail est terminé ; toutes les technologies d’impression 3D nécessitent un post-traitement qui peut aller du détachement de la pièce à son nettoyage.

Dans le cas de la technologie FDM, le post-traitement est relativement simple: suppression des supports d’impression, ponçage avec du papier de verre fin, ou peinture des pièces. Si vous voulez une meilleure finition, vous pouvez utiliser réaliser des bains d’acétone pour des pièces en ABS ou des outils comme le PolySher de Polymaker.

Si vous avez eu recours à la technologie SLA, il vous faudra un peu plus de temps. La première étape consiste à retirer le modèle et laver la pièce afin de supprimer les résidus de résine en plongeant le modèle dans un bain d’alcool isopropylique, un processus délicat qui nécessite d’utiliser des gants pour se protéger. Après avoir laver le modèle, on peut retirer les supports à la main ou avec des outils dédiés. Il existe également des fours à UV afin de finir la polymérisation de la pièce et ainsi la solidifier et la rendre plus résistantes aux conditions extérieures. Des opérations de ponçage et de peinture peuvent enfin être réalisées.

Les prix du marché

Une des grandes différences entre les imprimantes FDM et SLA est leur coût, que ce soit les machines en tant que telles mais aussi les consommables. Dans le cas d’une imprimante FDM, on peut retrouver des modèles très accessibles, à moins de 200€, pour des imprimantes 3D en kit, tandis qu’une bobine d’un kilo de filament varie entre 20€ et 150€ pour certaines bobines propriétaires. Les prix peuvent augmenter si on cherche quelque chose de plus spécifique.

Pour les machines SLA, le prix commence plutôt autour de 1000€ pour les modèles low-cost et les résines sont disponibles à partir de 70€/L ; après plusieurs impressions, il faudra changer le bac qui lui aussi s’apparente à un consommable.

L’utilisation de ces technologies

Etant donné la différence de prix et de qualité entre les deux technologies, elles ne sont pas utilisées dans les mêmes secteurs et pour les mêmes applications. La technologie de dépôt de matière fondue est principalement prisée pour le prototypage rapide, la fabrication de modèles éducatifs ou de loisirs, la réalisation de tests visuels, et plus globalement le développement de modèles pour lesquels la qualité n’est pas cruciale. La technologie est toutefois en constante amélioration et offre une meilleure qualité qu’il y a quelques années.

La stéréolithographie quant à elle s’emploie principalement dans les secteurs de la joaillerie ou du dentaire ou pour des développements artistiques, notamment parce qu’elle offre une qualité supérieure mais aussi parce qu’on peut utiliser des résines compatibles avec les opérations de fonderie. La résine étant sensible aux UV, le procédé n’est pas voué à concevoir des pièces vouées à rester en extérieur sans post-traitement.

FDM ou SLA : les pour et les contre

FDM – Avantages

• C’est la technologie d’impression 3D bureau la plus répandue avec une large communauté
• Son fonctionnement et son utilisation restent très faciles
• Les prix des imprimantes 3D sont accessibles, avec des prix commençant dès 200€.

FDM – Inconvénients

• Les détails des impressions sont souvent inférieurs par rapport aux autres procédés
• Il n’est possible de combiner que 3-4 coloris maximum

SLA – Avantages

• Grâce à la qualité des modèles, la technologie peut être utilisée dans de nombreux secteurs
• Des résines techniques spécialement développées pour le dentaire ou la joaillerie
• Les modèles créés offrent une meilleure précision et résolution

SLA – Inconvénients

• Les prix des imprimantes 3D SLA sont souvent plus élevés qu’en FDM
• Il n’est pas possible de combiner plusieurs résines ou coloris
• Des connaissances techniques sont souvent nécessaires pour bien manipuler les machines

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