Frittage sélectif par laser (SLS) : tout ce qu'il faut savoir

Source : 3dnatives.com

Le frittage laser sélectif (SLS) est l'une des technologies utilisées dans l'impression 3D. Comment fonctionne cette technologie ? Quels matériaux peuvent être utilisés ? Nous vous disons tout ci-dessous !

Le développement des technologies de frittage laser sélectif ou SLS a commencé dans les années 80. Le Dr Carl Deckard et le Dr Joe Beaman de l'Université du Texas à Austin (USA) ont développé les bases des technologies de fusion sur lit de poudre. Ces technologies sont capables de fabriquer des produits avec de multiples matériaux, des polymères aux métaux, grâce à l'utilisation d'un laser. Lorsque nous faisons référence spécifiquement aux technologies SLS, nous parlons de polymères plastiques, principalement du nylon. Cependant, les choses ont changé ces dernières années.

Carl Deckard et Joe Beaman ont breveté le frittage laser sélectif. Ils ont également été impliqués dans la création de la DTM Corporation, désormais partie intégrante de 3D Systems (depuis 2001). Depuis lors, de nombreuses entreprises spécialisées dans les techniques de fusion sur lit de poudre ont émergé, dont Farsoon Technologies, spécialisée dans le SLS. Enfin, il convient de noter qu'un procédé similaire au SLS avait été inventé et breveté en 1979 par R.F. Housholder, mais il n'a jamais été commercialisé.

Comment fonctionne le frittage laser sélectif (SLS) ?

Avant l'impression, l'objet à imprimer est conçu à l'aide d'un logiciel de CAO (par ex. CATIA, SolidWorks, ProEngineer). Ce modèle sera ensuite envoyé à une imprimante 3D sous un format numérique (fichier STL). L'impression s'effectue couche après couche, à partir de poudres fusionnées, grâce à la température générée par un laser CO2.

Pour démarrer le processus et préparer l' imprimante 3D SLS, le lit de poudre et le plateau sont chauffés à une température inférieure à celle de fusion de la poudre polymère (1). La première couche de poudre est déposée sur le plateau d'impression (2). Ensuite, un laser CO2 fritte de manière sélective les particules de polymère dans la forme souhaitée. Toute la section transversale du composant est balayée par le laser, de sorte que la poudre se solidifie (3). Lorsque la couche est terminée, le plateau se déplace vers le bas et la surface de la plateforme est recouverte une nouvelle fois de matériau. Le processus est répété jusqu'à ce que la pièce soit terminée (4).

Après l'impression, les pièces sont entièrement recouvertes de poudre. La chambre d'impression doit refroidir avant de pouvoir passer aux phases de nettoyage et de post-traitement. Le refroidissement peut prendre jusqu'à 12 heures. Ensuite, les pièces sont nettoyées à l'air comprimé ou avec une autre technique de nettoyage et sont prêtes à l'emploi ou pour d'autres traitements.

Matériaux pour le frittage laser sélectif

Cette technologie permet de produire des objets en utilisant une large gamme de matériaux, bien que le processus SLS utilise principalement des polymères plastiques. Le plus répandu est le polyamide PA 12, communément appelé nylon 12. Cependant, la technologie peut également produire des objets avec du polypropylène, de l'Alumide, de la Carbonmide, du PEBA, du PA 11 et du PEEK. Il est également possible d'ajouter des fibres d'autres additifs aux matériaux, comme des fibres de carbone, de verre ou d'aluminium, améliorant ainsi les propriétés mécaniques des pièces.

La plupart des utilisations initiales de cette technologie étaient liées au développement de prototypes. Cependant, à mesure que les matériaux deviennent plus résistants et que les prix des imprimantes 3D SLS deviennent plus abordables, cela change et la tendance est à la production de pièces finales.

Acteurs et développements

La technologie SLS est utilisée dans divers domaines : design, secteur automobile, aéronautique, ingénierie. Jusqu'à il y a quelques années, les principaux fabricants d'imprimantes 3D à frittage laser sélectif étaient 3D Systems et EOS GmbH. Ce dernier était le seul fabricant à inclure des machines SLS capables d'imprimer avec des thermoplastiques hautes performances comme le PEEK. À partir de 2014, le brevet pour cette technologie est tombé dans le domaine public, ce qui a permis l'émergence de nombreux acteurs dans le secteur. Des nouvelles entreprises comme Natural Robots et sa machine VIT aux marques bien connues comme Formlabs et sa nouvelle Fuse 1. Cela devrait démocratiser ces technologies et les rendre plus accessibles aux entreprises du secteur.

Crédits photo : Paragon Rapid Technologies Limited

Pour conclure, dans la vidéo suivante, l'équipe de Xometry explique en détail la technologie :