IMPRESSION 3D

Impression 3D SLS

L’impression 3D SLS (ou frittage sélectif par laser) est une technologie industrielle de fabrication additive utilisée pour la production de prototypes et de séries de pièces fonctionnelles.

Qu’est-ce que l’impression 3D SLS ?

L’impression 3D SLS est une technologie de fabrication additive qui repose sur le frittage par un laser haute puissance d’une fine poudre de polymère, qui fusionne pour former couche par couche la pièce.
Idéal pour des applications fonctionnelles, le procédé SLS permet la production de prototypes et séries de pièces complexes ayant de bonnes propriétés mécaniques.

Impression 3D SLS ou frittage sélectif par laser

Avantages de la technologie SLS

Liberté de conception
Productivité élevée
Matériaux techniques
Bonnes propriétés mécaniques

Applications de la technologie SLS

Prototypage fonctionnel
Pièces aux géométries complexes
Petites et moyennes séries

Comment fonctionne l’impression 3D SLS ?

Voici les trois principales étapes pour imprimer en 3D une pièce grâce à la technologie SLS (frittage sélectif par laser) :

1. Avant d’être imprimée, la pièce à produire doit au préalable être modélisée en 3D. Cette modélisation 3D s’effectue sur un logiciel de conception 3D (CAO) comme Fusion 360, SolidWorks, CATIA ou encore Tinkercad. Le modèle 3D créé est enregistré dans un format compréhensible par une imprimante 3D SLS (STL ou STP), puis il est découpé en de multiples strates horizontales. Ce découpage numérique s’effectue soit directement par le logiciel de l’imprimante 3D SLS, soit par un logiciel spécifique nommé slicer tel Cura. Une fois le modèle 3D prêt, il peut être envoyé à l’imprimante 3D SLS pour le lancement de l’impression.

2. Pour commencer, le bac et le plateau d’impression de l’imprimante 3D SLS sont préchauffés à une température légèrement inférieure à la température de fusion de la poudre de polymère. Une première couche de poudre est ensuite étalée sur la plateforme d’impression à l’aide d’un rouleau. Cette fine couche de poudre est alors balayée par un laser haute puissance (laser Co2) en suivant le modèle 3D de la pièce. Les particules de poudre de polymère se retrouvent ainsi sélectivement frittées (elles fusionnent entre elles) pour former la première strate de la pièce. Une fois celle-ci imprimée, la plateforme d’impression descend de la hauteur d’une strate et le rouleau étale une nouvelle couche de poudre de polymère. La deuxième strate est alors imprimée, et le processus se répète jusqu’à l’impression complète de la pièce.
Les particules de poudre qui n’ont pas fusionné pendant l’impression permettent de soutenir la pièce, évitant ainsi l’impression de structures de support.

3. Une fois l’impression terminée, les pièces se trouvent totalement enveloppées dans la poudre de polymère. Il faut toutefois attendre le refroidissement du bac d’impression avant de pouvoir extraire les pièces, ce qui peut durer près de 12 heures. De cette manière, elles ne subiront pas de déformation. Après refroidissement, les pièces peuvent être retirées puis nettoyées, à l’air comprimé par exemple. Elles sont ensuite prêtes à être utilisées en l’état ou à subir un post-traitement. Afin d’améliorer l’état de surface des pièces imprimées avec le procédé SLS, qui ont l’inconvénient d’avoir un aspect rugueux, une étape supplémentaire de polissage peut notamment être envisagée.

Matériaux et finitions disponibles en impression 3D SLS

Matériaux disponibles

PA

Le polyamide (PA), également appelé nylon, est un thermoplastique idéal pour les applications fonctionnelles. Il possède effectivement une bonne résistance aux chocs ainsi qu’une bonne résistance chimique et à l’abrasion.

Si le PA 12 est le nylon le plus couramment utilisé en impression 3D SLS, on retrouve également le polyamide sous la forme de PA 6 et de PA 11.

Le nylon (PA) chargé en fibre de carbone est un matériau composite comprenant du polyamide renforcé par des particules de fibre de carbone.

Cet ajout confère aux pièces imprimées une rigidité supérieure, de meilleures propriétés thermiques ainsi qu’un bon rapport poids-résistance.

Le renforcement du nylon par des billes de verre permet d’obtenir des pièces plus robustes et dont la résistance thermique est plus élevée par rapport aux pièces imprimées en polyamide (PA).

Le nylon chargé en verre est un matériau composite adapté à l’impression 3D de pièces techniques, notamment pour les industries de pointe.

Le TPU est un élastomère thermoplastique (TPE) idéal pour obtenir par impression 3D SLS des pièces à la fois flexibles et résistantes.

Son élasticité (dureté Shore généralement comprise entre 85A et 95A) ainsi que sa bonne résistance chimique et à la friction font du TPU un matériau parfaitement adapté à la production de pièces fonctionnelles souples.

Finitions disponibles

Peinture

Les pièces produites par la technologie SLS peuvent être peintes, généralement après l’application d’un apprêt. La peinture peut être appliquée à l’aide d’un pistolet ou bien d’un pinceau pour apporter davantage de détails.

La peinture est un post-traitement couramment utilisé en impression 3D SLS, notamment pour la réalisation de prototypes visuels.

Par défaut, la surface des pièces sortant d’une imprimante 3D SLS est granuleuse. Pour obtenir une meilleure finition de surface, effectuer un polissage (par grenaillage ou tonnelage) est recommandé.
Le rendu final sera équivalent à une pièce obtenue par injection plastique.

Caractéristiques techniques

Taille maximale des pièces

300 x 300 x 300 mm

Précision et tolérance

± 0,3% (limite inférieure de ± 0,3 mm)

Épaisseur de couche

100 μm

Conseils de conception

Taille minimale des parois non supportées

1 mm

Taille minimale des parois supportées

0,7 mm

Taille minimale des détails

0,25 mm

Taille minimale des trous

1 mm