Règles de conception pour l’impression 3D

Cette présentation synthétique des caractéristiques de conception et des spécifications de procédé est conçue pour vous aider à :

• Concevoir vos pièces efficacement.
• Comparer les différents procédés d’impression 3D afin de déterminer la technologie la mieux adaptée à votre conception.
• Préserver la fonctionnalité tout en améliorant la qualité et la durabilité de vos pièces.

Ce guide résume les sections détaillées qui suivent. Vous pouvez comparer les procédés de manière interactive et consulter les tailles d’éléments et les limites atteignables avec chaque procédé d’impression 3D. Les sections suivantes fournissent des explications détaillées sur chaque caractéristique, pour chaque procédé.

Tableau comparatif

Le tableau comparatif ci-dessous est interactif et peut être personnalisé selon vos besoins :

• Sélectionnez les procédés d’impression 3D à comparer.
• Réorganisez l’ordre des procédés pour faciliter la comparaison côte à côte.
• Passez en mode plein écran pour une vue plus détaillée.
• Basculez entre millimètres et pouces en cliquant sur l’icône dans le menu latéral.

MJF SLS FDM SLA DMLS Carbon DLS PJ MBJ

MJF

HP Multi Jet Fusion

SLS

Frittage sélectif par laser

FDM

Dépôt de fil fondu

SLA

Stéréolithographie

DMLS

Fusion sélective par laser

Carbon DLS

Carbon DLS™

PJ

Polyjet

MBJ

Jet de liant métallique

Description L’impression 3D Multi Jet Fusion (MJF) est l’un des procédés de fabrication additive industrielle les plus répandus. Comme le SLS, le MJF permet de produire des pièces plastiques fonctionnelles et résistantes.

Cas d'usage idéal Prototypes résistants et fonctionnels & production de faible série

Taille maximale de la pièce 380 × 284 × 380 mm

Taille minimale de la pièce 7.5 × 7.5 × 2.54 mm

Description L’impression 3D par frittage sélectif par laser (SLS) est l’un des procédés de fabrication additive industrielle les plus répandus. Comme le MJF, le SLS permet de produire des pièces plastiques fonctionnelles et résistantes.

Cas d'usage idéal Prototypes résistants et fonctionnels & production de faible série

Taille maximale de la pièce 700 × 380 × 580 mm

Taille minimale de la pièce 12.7 × 7.5 × 2.54 mm

Description L’impression 3D par dépôt de fil fondu (FDM) est un procédé économique, réputé pour son large choix de matériaux, sa précision et sa capacité à imprimer des pièces plastiques fonctionnelles de grande taille.

Cas d'usage idéal Prototypes et pièces d’utilisation finale abordables et de grand format

Taille maximale de la pièce 900 × 600 × 900 mm

Taille minimale de la pièce 5 × 5 × 0.75 mm

Description L’impression 3D par stéréolithographie (SLA) utilise des résines thermodurcissables photosensibles pour réaliser des pièces très précises et haute résolution. Son état de surface figure parmi les meilleurs du secteur et se prête particulièrement bien aux prototypes esthétiques.

Cas d'usage idéal Prototypes visuels haute résolution

Taille maximale de la pièce 736 × 635 × 533 mm

Taille minimale de la pièce 3 × 2 × 1 mm

Aperçu du procédé d’impression 3D : MJF

Qu’est-ce que le MJF ? Comment fonctionne-t-il ?

HP Multi Jet Fusion (MJF) est une technologie de fusion sur lit de poudre qui produit des pièces plastiques de haute qualité. Contrairement à d’autres procédés à base de poudre, le MJF utilise des agents de fusion et de détaillage pour contrôler précisément la géométrie de la pièce, la chaleur étant appliquée pour créer une structure solide et détaillée.

Le procédé commence par l’étalement d’une fine couche de poudre thermoplastique sur la zone de fabrication, suivie du dépôt, par la tête à jet d’encre, d’agents qui favorisent la fusion sélective des particules et garantissent des arêtes nettes ainsi que des détails fins. Cette approche unique permet une fabrication couche par couche cohérente et fiable, ce qui distingue le MJF de méthodes traditionnelles comme le frittage sélectif par laser (SLS) ou le frittage laser direct de métal (DMLS). Ces autres techniques reposent sur un faisceau laser unique, ce qui entraîne des temps d’impression variables par couche.

Le MJF est reconnu pour son efficacité et sa rapidité, pouvant produire des pièces jusqu’à 10 fois plus vite que certaines technologies d’impression 3D concurrentes. Sa capacité à offrir des détails haute résolution tout en maintenant un débit de production élevé en fait un choix privilégié pour le prototypage fonctionnel, la production de faible série et la transition vers le moulage par injection.

En offrant des temps d’impression constants par couche, le MJF atteint un équilibre remarquable entre précision et rapidité, ce qui le rend idéal pour tester les performances d’une pièce ou produire de petits lots sans coûts initiaux importants. Cette polyvalence positionne le MJF comme une option particulièrement robuste et flexible dans la fabrication moderne.

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MJF

HP Multi Jet Fusion

Avantages Impression 3D rapide et économique, des pièces unitaires aux séries Aucune structure de support requise Propriétés physiques et mécaniques constantes Produit des pièces « quasi-nettes » avec un état de surface homogène mais légèrement granuleux (pouvant être transformé en une finition scellée et semi-brillante par lissage vapeur) Idéal pour la fabrication de connecteurs à encliquetage

Inconvénients Les zones inaccessibles et les cavités fermées ne peuvent pas être débarrassées de l’excès de poudre Un texte inférieur à 0,5 mm (0,020″) peut disparaître Les éléments à fort rapport d’aspect peuvent se déformer La taille de fabrication est limitée à 380 x 284 x 380 mm (14,96″ x 11,18″ x 14,96″)

Aperçu du procédé d’impression 3D : SLS

Qu’est-ce que le SLS ? Comment fonctionne-t-il ?

Le frittage sélectif par laser (SLS) est une technologie de fabrication additive classée parmi les procédés de fusion sur lit de poudre. Contrairement au MJF, le SLS utilise un laser pour faire coalescer sélectivement le mélange de poudre afin de créer les détails de la pièce couche par couche. Cette méthode utilise des polymères thermoplastiques, souvent sous forme granulée. Une racle de recouvrement étale ce polymère sur une zone de fabrication chauffée. Le bac à poudre et la plateforme de fabrication sont préchauffés juste en dessous de la température de fusion du polymère.

Les pièces issues du SLS présentent une finition mate, légèrement granuleuse. Des options de post-traitement sont disponibles, comme la teinture dans la masse et le lissage à la vapeur, pour donner aux pièces l’aspect et le toucher souhaités.

Le SLS est peu coûteux à mettre en œuvre, tout en garantissant des pièces de haute qualité et riches en détails.

Parmi les technologies d’impression 3D disponibles, le SLS est idéal pour produire rapidement des séries inférieures à 1 000 unités. De manière générale, le SLS permet de réaliser des géométries complexes, réduisant les déchets et améliorant les temps de production.

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SLS

Frittage sélectif par laser

Avantages Impression 3D rapide et économique, des pièces unitaires aux séries Aucune structure de support requise État de surface homogène Géométries de pièces complexes réalisables Produit des pièces « quasi-nettes » avec un état de surface homogène mais légèrement granuleux (pouvant être transformé en une finition scellée et semi-brillante par lissage vapeur) Idéal pour la fabrication de connecteurs à encliquetage

Inconvénients Les parois fines peuvent s’épaissir en raison du sur-frittage Les espaces fins peuvent se refermer (« rétrécissement des trous ») Un texte inférieur à 0,5 mm (0,020″) peut disparaître Les zones inaccessibles et les cavités fermées ne peuvent pas être débarrassées de l’excès de poudre Les éléments à fort rapport d’aspect peuvent se déformer

Aperçu du procédé d’impression 3D : FDM

Qu’est-ce que le FDM ? Comment fonctionne-t-il ?

Le dépôt de fil fondu (FDM) est une technologie basée sur l’extrusion, où un filament plastique est déposé sélectivement sur la zone de fabrication pour créer une pièce. Les pièces obtenues sont très rigides, notamment par rapport à celles issues du frittage sélectif par laser (SLS), ce qui en fait un excellent choix pour les projets nécessitant de la rigidité. Le FDM est largement utilisé dans différents secteurs en raison de la diversité des matériaux qu’il prend en charge, allant des thermoplastiques courants comme l’ABS, le polycarbonate et le nylon jusqu’à des plastiques techniques spécialisés tels que l’ULTEM.

Étant donné que la hauteur de couche type du FDM industriel est de 0,254 mm (0,010″) et que le matériau extrudé est relativement grossier par rapport à d’autres procédés, les détails fins peuvent ne pas être entièrement résolus. Il est donc important de suivre les recommandations de ce guide afin de garantir que tous les éléments soient produits conformément aux attentes.

Le FDM nécessite également des structures de support (solubles ou détachables) pour certaines caractéristiques ; il est donc important d’en tenir compte lors de la conception des pièces, afin de permettre le retrait des structures de support pendant le post-traitement.

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FDM

Dépôt de fil fondu

Avantages Économique pour l’impression 3D de faible série Capable de produire de grandes pièces jusqu’à 900 × 600 × 900 mm (35″ × 23″ × 35″) Offre un large choix de couleurs Propose une plus grande sélection de matériaux que les autres procédés d’impression 3D

Inconvénients Résolution plus faible Nécessite des structures de support pour les éléments en surplomb Qualité de surface médiocre avec des lignes de couche visibles Ne convient pas aux détails complexes

Aperçu du procédé d’impression 3D : SLA

Qu’est-ce que le SLA ? Comment fonctionne-t-il ?

La stéréolithographie (SLA) est une technologie d’impression 3D qui utilise la photopolymérisation pour créer des modèles de haute précision. Ce procédé consiste à polymériser une résine liquide, couche par couche, à l’aide d’une lumière ultraviolette (UV), jusqu’à obtenir la forme souhaitée. Lors de la préparation avant fabrication, des supports structurels sont générés pour stabiliser le modèle pendant l’impression. Une fois l’impression terminée, ces supports sont retirés manuellement et les pièces sont lavées dans une solution solvante pour éliminer toute résine non polymérisée. Enfin, les pièces subissent une post-polymérisation dans un four à UV afin d’atteindre leur résistance et leur stabilité maximales.

Le SLA offre généralement un état de surface plus lisse que d’autres procédés d’impression 3D, comme le FDM. Cela s’explique par le fait que le SLA polymérise une résine liquide à l’aide d’un laser, plutôt que de faire fondre puis refroidir un filament plastique. Le résultat est une pièce à la finition lisse, presque vitreuse.

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SLA

Stéréolithographie

Avantages Produit des surfaces lisses, semblables à du verre, idéales pour les prototypes esthétiques. Géométries de pièces complexes réalisables Excellent niveau de détail et impressions haute résolution Convient aussi bien aux petites qu’aux grandes pièces grâce à une haute résolution et des volumes de fabrication relativement importants.

Inconvénients Coût plus élevé que des procédés comme le MJF, le SLS ou le FDM. Forte sensibilité aux UV pouvant entraîner une dégradation du matériau et un vieillissement accéléré Ne convient pas aux assemblages mobiles Nécessite des structures de support pour les éléments en surplomb Les éléments fins ou détaillés peuvent être fragiles pour des applications d’utilisation finale Faibles volumes de production, adaptés principalement au prototypage et aux pièces d’exposition en raison d’un traitement par lots plus lent.