SLA et DLP : quelle technologie d'impression 3D à base de résine choisir ?

Source : 3dnatives.com

Les technologies d'impression 3D SLA et DLP sont connues pour être basées sur l'utilisation de résine comme matériau d'impression. Faisons tout d'abord un tour d'horizon de ces deux technologies, pour ensuite découvrir plus spécifiquement leurs caractéristiques et leurs différences. Depuis l'invention de la stéréolithographie (SLA) en 1984 par Charles Hull, plusieurs technologies ont émergé comme le FDM, le SLS et le MJF. Certaines sont même dérivées de la SLA, comme le Digital Light Processing (DLP). Aujourd'hui, nous nous concentrerons sur les technologies SLA et DLP et nous les comparerons : si, d'un côté, les deux technologies ont de nombreux points communs, il existe certaines différences évidentes. Comment fonctionnent ces technologies ? Quels matériaux peuvent être utilisés ? Qui sont les principaux fabricants ? Nous vous expliquons tout !

Comparaison des technologies SLA et DLP

Les technologies d'impression 3D SLA et DLP présentent de nombreuses différences et autant de points communs. Toutes deux exposent des photopolymères liquides à une source lumineuse, utilisent de la résine et sont adaptées à l'impression de petits modèles avec des détails précis. Les méthodes sont compatibles avec des matériaux flexibles ou rigides et peuvent également imprimer des matériaux composites, chargés en verre ou en céramique, par exemple. Il est à noter que les pièces imprimées sont relativement fragiles et risquent de se détériorer si elles sont exposées au soleil, et qu'elles peuvent être sujettes à la déformation.

La première technologie d'impression 3D développée en 1984, la stéréolithographie, est désormais considérée comme l'un des procédés d'impression 3D les plus précis du marché. Contrairement à ce qui se passe avec la technologie DLP, la source lumineuse utilisée est le laser. Le faisceau laser traverse le réservoir de résine en se déplaçant le long de l'axe horizontal et solidifie le matériau couche par couche. Aujourd'hui, il existe deux types de machines : celles où le laser agit du haut vers le bas, avec un plateau qui descend à chaque nouvelle couche, et celles où le laser agit du bas vers le haut, avec un plateau qui monte au fur et à mesure. La SLA produit des surfaces lisses et une épaisseur de couche comprise entre 0,05 et 0,01 mm, permettant ainsi l'impression d'objets avec des couches extrêmement fines.

Issu d'une technologie de projection d'images (qui remonte aux années 80), la méthode du Digital Light Processing emploie un projecteur comme source lumineuse. De cette manière, une seule projection de lumière frappe l'ensemble du plateau de résine. Au cœur de ce processus se trouve le digital micromirror device (DMD, dispositif numérique à micro-miroirs), situé entre le projecteur et la résine. Il est composé de plusieurs miroirs microscopiques contrôlés et activés individuellement : s'ils sont actifs, ils réfléchissent la lumière vers la résine et la polymérisent. Ils produisent donc un type de masque qui durcit la résine selon le modèle souhaité. Certaines imprimantes 3D ont désormais remplacé ce DMD par un écran LCD, réduisant considérablement le prix de la machine.

Le processus DLP est considéré comme plus rapide que la stéréolithographie car il ne fonctionne pas point par point. De plus, en raison de leurs projecteurs, les imprimantes DLP sont plus grandes et, la plupart du temps, le réservoir de résine des machines DLP est moins profond que celui utilisé dans le processus SLA.

Enfin, la dernière différence entre les technologies SLA et DLP réside dans la maintenance. Les imprimantes DLP nécessitent peu de maintenance et sont souvent plus simples à réparer – la présence du laser dans les machines SLA influe beaucoup sur cet aspect.

Qualité d'impression

La qualité d'impression est souvent un facteur décisif au moment de choisir entre deux technologies. Surtout si l'impression 3D doit être utilisée pour la production de pièces finies, ce qui implique que le niveau de détail, la structure et la surface jouent un rôle très important. En principe, on peut dire que les deux technologies permettent de concevoir des modèles précis et à haute résolution avec un niveau de détail très fin. Cependant, ce n'est pas seulement le processus lui-même qui est décisif pour la qualité de l'impression, mais aussi le choix du matériau qui dépend souvent du fabricant.

Lorsque l'on imprime avec la technologie SLA, la résine est polymérisée point par point sur le plateau d'impression. Plus la pièce est longue, plus le temps d'impression sera nécessaire, car le laser devra parcourir l'ensemble du plateau. La SLA est donc plus adaptée à l'impression d'objets d'une longueur comprise entre quelques millimètres et 1,5 mètre. Il n'y a toutefois aucune perte de qualité due à la longueur et il est possible d'obtenir une résolution Z allant jusqu'à 25 microns : les deux sont indépendantes des dimensions du modèle.

La technologie DLP permet d'obtenir une épaisseur de couche allant jusqu'à 5 microns. Cependant, il est important de souligner que les imprimantes 3D DLP peuvent créer un effet d'« escalier » sur le produit final à cause de la projection des pixels, ce qui affecte négativement la surface finale des pièces imprimées. Lorsque l'on imprime des composants longs, la perte de qualité peut se produire sur les côtés. Le centre du plateau reçoit en effet la plus grande concentration d'énergie de la part du projecteur ; la lumière est ensuite progressivement diffusée vers les bords.

Caractéristiques techniques

Vitesse d'impression

En termes de vitesse d'impression, la technologie DLP est nettement en tête. En effet, comme le DLP polymérise une couche entière de résine en une seule fois, le processus d'impression est beaucoup plus rapide. Contrairement au processus SLA, où la résine est polymérisée point par point, dans le processus DLP, seule la hauteur du composant influence la vitesse d'impression.

Volume d'impression

La stéréolithographie n'est pas utilisée pour produire des composants de grandes dimensions en raison du coût élevé des matériaux par rapport à d'autres processus, comme le FDM. De plus, le volume d'impression est limité aux dimensions du réservoir qui contient la résine liquide.

Le volume d'impression des imprimantes SLA Formlabs 3L est de 335 x 200 x 300 mm et il est de 1500 x 750 x 550 mm pour la 3D Systems Pro X 950. En ce qui concerne les imprimantes DLP, le volume d'impression de l'Envision TEC Xtrem 8K est de 450 x 371 x 399 mm et il est de 400 x 330 x 500 mm pour le modèle Carima DM400A.

Post-traitement

Dans tous les processus d'impression 3D à résine, le post-traitement des pièces est obligatoire. Cela est dû au fait que pour imprimer des modèles très fins, des structures de support sont nécessaires et doivent être retirées après la polymérisation. Cette étape peut prendre du temps et constitue probablement l'un des principaux inconvénients de l'impression 3D à résine. Les différences dans le post-traitement sont principalement liées au matériau utilisé, tant dans le processus SLA que DLP. En plus du nettoyage des pièces de la résine liquide avec de l'alcool isopropylique (IPA) ou du monométhyl éther de tripropylène glycol (TPM), il faut également compter le séchage, le retrait des structures de support, une éventuelle post-polymérisation et, si nécessaire, le sablage et la peinture des pièces.

En principe, on peut dire que le post-traitement dans les processus SLA et DLP n'est pas seulement chronophage, mais exige également un certain niveau d'expérience de la part de l'utilisateur, ou devrait être laissé à des spécialistes. Le post-traitement dans l'impression 3D est souvent un problème pour les clients ; c'est pourquoi certaines entreprises se sont déjà spécialisées dans l'optimisation ou l'automatisation de cette phase.

Cas d'application

En ce qui concerne les cas d'application, les technologies SLA et DLP sont largement utilisées dans des secteurs similaires. En particulier, le secteur de la joaillerie et le secteur dentaire utilisent régulièrement l'impression 3D à résine. Par exemple, le fabricant Formlabs propose diverses résines dédiées spécifiquement aux professionnels de santé. De nombreuses entreprises les utilisent pour créer différents types de dispositifs médicaux. En raison de la grande variété de matériaux disponibles, cependant, de nombreux autres secteurs utilisent également l'impression 3D à résine. Il existe des résines adaptées aux différentes applications : prototypage, moules à injection ou ingénierie.

Principaux fabricants

Actuellement, certains fabricants d'imprimantes 3D sont passés à la technologie SLA. Naturellement, l'un des principaux fabricants reste 3D Systems, l'entreprise fondée par Charles Hull, mais au fil du temps, d'autres fabricants ont émergé. C'est le cas, en particulier, de Formlabs, qui s'est imposée comme l'une des sociétés leaders dans le domaine des imprimantes 3D SLA. En plus de fournir des machines SLA, l'entreprise américaine propose de nombreuses résines et d'autres matériaux, comme la résine Castable Wax 40 pour le secteur dentaire. Avec sa gamme d'imprimantes XFAB, le fabricant DWS propose également des machines basées sur la stéréolithographie.

Quand on parle d'imprimantes 3D DLP, EnvisionTEC, fondée en 2002, est considérée comme une pionnière dans le secteur. Comme B9 Creator et Asiga, de nombreuses entreprises se sont emparées de la technologie DLP pour développer leurs imprimantes. Nous pouvons également mentionner des fabricants qui ont fait confiance à la technologie DLP pour en créer une plus rapide, comme Carbon 3D avec la Digital Light Synthesis (DLS) qui peut contrôler le flux d'oxygène, ou Photocentric et le Daylight Polymer Printing (DPP). Enfin, l'entreprise française Prodways a elle aussi breveté un processus similaire au DLP : la technologie MOVINGLight.

Prix des imprimantes 3D SLA et DLP

Dans la plupart des cas, les imprimantes DLP sont moins chères que celles en SLA. Mais comme pour toutes les gammes d'imprimantes 3D, il est important de différencier les imprimantes 3D de bureau des imprimantes industrielles.

En ce qui concerne les imprimantes SLA de base, la machine la plus accessible est la Form 2 de Formlabs. Avec un volume d'impression de 145 x 145 x 175 cm, la Form 2 bénéficie d'une précision du point laser d'environ 145 microns. Disponible à partir de 2 400 $, la machine est sur le marché depuis 2015. Il est à noter, cependant, que le fabricant américain a depuis développé les modèles Form 3 et Form 3L.

En moyenne, le prix d'une imprimante 3D SLA oscille entre 3 000 $ et 4 000 $. Cependant, si vous recherchez une machine industrielle, les prix grimpent de manière exponentielle. Par exemple, les solutions SLA industrielles de 3D Systems sont commercialisées à des prix avoisinant les 500 000 $. Il est également à noter que les imprimantes équipées d'un laser travaillant du haut vers le bas sont généralement plus chères.

Bien plus accessibles, les imprimantes 3D DLP plaisent à de nombreux passionnés de fabrication additive. Anycubic vend plusieurs machines DLP à un prix avoisinant les 200 $, comme dans le cas de l'imprimante Photon Zero. Des machines pour professionnels, dont celles proposées par EnvisionTEC pour le secteur dentaire et de la joaillerie, sont disponibles à environ 15 000 $. Comme toujours, les prix peuvent varier selon le fabricant. Le fabricant Asiga propose également des imprimantes 3D DLP professionnelles, mais à un prix d'environ 1 000 $.