Les critères environnementaux

Quelles sont les techniques utilisées pour l’impression 3D ?

FDM

Chez Bombyx Prod, nous avons choisi d’adopter et de mettre en œuvre la technologie Fuse Deposition Modeling (FDM), également connue sous le nom de FFF (Fused Filament Fabrication). Cette technologie, créée par Scott Crump dans les années 80, est populaire et représente l’une des options les plus économiques sur le marché.

Le principe du FDM repose sur le dépôt, couche par couche, d’un filament plastique fondu. En empilant ces couches de polymère, nous obtenons un objet 3D entièrement fonctionnel.

L’une des grandes forces du FDM réside dans sa capacité à travailler avec une large gamme de matériaux, tout en maintenant une tolérance dimensionnelle de +/- 0,2 mm. Bien que le procédé FDM soit relativement lent, ce qui l’a longtemps limité au prototypage, Bombyx Prod a résolu ce problème en développant des imprimantes 3D de production, telles que les BBX-645, équipées de jusqu’à 20 têtes d’impression.

Il s’agit d’une technologie fiable, éprouvée et économique, qui offre d’excellentes possibilités de fabrication 3D

SLA

Le principe de la stéréolithographie est relativement simple en théorie : il consiste à transformer une résine liquide monomère en polymère par photopolymérisation sélective.

Le SLA permet d’imprimer de grandes quantités de pièces sur un seul plateau, bien que les temps d’impression soient relativement longs lorsqu’un LASER est utilisé (SLA). Cependant, cette technologie devient beaucoup plus intéressante avec le MSLA (Mask-SLA), qui « flash » l’ensemble de la couche grâce à un écran (LCD ou autre) qui bloque la lumière UV avec ses pixels noirs. Avant le traitement thermique, la précision en XY peut atteindre 22 µm, et la qualité de surface est généralement très bonne.

La technologie SLA est excellente, mais le matériau utilisé est un élément clé de la production de pièces, ce qui complique les choses. Bien que des alternatives émergent, la plupart des résines ont une base de méthacrylate de méthyle (le PMMA en est un exemple). La résine liquide doit être polymérisée grâce aux UV à chaque couche, et pour cela, la résine comporte un catalyseur. La transformation de la matière est donc chimique, contrairement au FDM ou au SLS, où la matière qui entre est égale à celle qui sort, à quelques exceptions près.

Afin de garantir que la pièce imprimée résiste aux UV et conserve ses performances pendant une longue période, un traitement thermique est nécessaire, mais cela peut parfois provoquer une déformation de la pièce.

L’impact environnemental de cette technologie n’est pas négligeable. Pour des raisons techniques, les pièces sont souvent imprimées à un angle de 45° avec de nombreux supports, ce qui peut représenter un coût élevé en termes de matière et de temps pour les retirer. De plus, la résine liquide résiduelle sur la pièce doit être éliminée en la trempant dans de l’alcool isopropylique, ce qui entraîne la nécessité de traiter les déchets.

Pendant l’impression et à l’air libre, la résine émet de nombreuses substances organiques volatiles (COV) nocives pour l’environnement et la santé humaine.

Malgré ces défis, la technologie a un avenir prometteur dans la recherche. Il reste beaucoup de travail à faire sur les matériaux pour améliorer leur durabilité et réduire l’impact environnemental.

Chez Bombyx Prod, fort de nos 10 ans d’expérience en FDM, nous sommes en mesure de vous guider vers le meilleur matériau pour votre application. Notre bureau d’études peut également revoir la conception de votre pièce afin de réduire significativement l’utilisation de supports ou sa masse.

SLS / MJF

Le frittage sélectif par laser (SLS) et le frittage multijet (MJF) font partie de la même famille de technologies, où un lit de poudre de plastique est aggloméré couche par couche. La principale différence réside dans le fait que les imprimantes Multi Jet Fusion utilisent un agent pour fusionner sélectivement la poudre à certains endroits, ce qui leur permet également d’imprimer des pièces multicolores.

Les pièces fabriquées avec cette technologie ont une excellente esthétique et des propriétés mécaniques équivalentes à celles produites en FDM. Cependant, le choix des matériaux est plus limité, se limitant principalement au PA6, PA11, PA12, TPU ou PP.

L’un des avantages majeurs de cette technologie est l’absence (ou presque) de contraintes de forme, car la poudre agit comme un support, ce qui permet de réaliser des pièces complexes sans problème.

Cependant, pour obtenir une impression parfaite sans déformation, l’imprimante 3D doit maintenir une température proche de la température de transition vitreuse du matériau. Malheureusement, une partie de la poudre non utilisée dans le bac ne peut être recyclée qu’en partie. Étant donné le coût de la poudre, il est avantageux de remplir complètement le volume d’impression.

Après l’impression, il faut attendre plusieurs heures pour un refroidissement lent, sous peine de risquer de fortes déformations dans les pièces. Ensuite, un travail manuel important est nécessaire pour enlever la poudre des pièces, suivi d’un dépoussiérage plus fin au compresseur. Tout cela doit être réalisé dans un environnement clos pour éviter de polluer l’espace de travail.

En comparaison, avec la technologie de dépôt de fil fondu (FDM) que nous utilisons chez Bombyx Prod, la majorité des filaments 3D que nous utilisons n’exigent pas de processus aussi long et coûteux. Bien que nos pièces puissent ne pas être aussi esthétiques que celles fabriquées avec d’autres technologies, elles sont parfaitement fonctionnelles. La fonctionnalité prime souvent sur l’esthétique.

Quelle est la technique d’impression la plus couramment utilisée pour l’impression 3D en série ?

Il est vrai que les technologies telles que le MJF (Frittage Multijet) et le SLS (Frittage Sélectif par Laser) sont souvent évoquées lorsqu’il s’agit de production en série en impression 3D. Cependant, comme nous l’avons discuté précédemment, elles excellent dans les cas où la complexité de la forme est essentielle, par exemple dans le domaine de l’optimisation topologique ou des structures en « voronoï ».

Cependant, lorsque l’on parle de production de pièces en plastique, ces technologies présentent certaines limites, notamment :

• Faible variété des matériaux : Elles sont souvent limitées à un nombre restreint de matériaux plastiques, ce qui peut limiter les options disponibles pour répondre aux besoins spécifiques.
• Vitesse de production discutable : La vitesse d’impression peut être un problème, en particulier pour les pièces de grande taille ou les productions en série de pièces identiques.
• Coûts de mise en œuvre élevés : L’acquisition et la maintenance des équipements MJF et SLS peuvent être coûteuses, ce qui peut rendre l’adoption de ces technologies difficile pour certaines entreprises, en particulier les petites et moyennes entreprises.
• Difficulté du prototypage en interne : En raison du coût élevé de ces machines, il peut être difficile pour les entreprises de réaliser du prototypage en interne sans un investissement financier significatif.

Bombyx Prod a pris une approche différente en misant sur la technologie du dépôt de fil fondu (FDM), qui est déjà bien établie et largement utilisée dans les bureaux d’études industriels. L’avantage clé du FDM réside dans la grande variété de matériaux plastiques disponibles. Bien que le FDM soit parfois considéré comme lent, la vitesse d’impression peut être considérablement améliorée en utilisant plusieurs têtes d’impression en parallèle, comme nous l’avons fait avec vos imprimantes BBX-645. De plus, la fabrication et la maintenance en interne de ces imprimantes réduisent les coûts de maintenance par rapport aux fermes d’imprimantes.

En fin de compte, Bombyx Prod a choisi une approche qui permet une plus grande flexibilité en termes de matériaux, tout en maintenant une efficacité de production élevée pour répondre aux besoins de ses clients en matière de production de pièces plastiques.