L’impression 3D FDM en 7 points

Que l’on se le dise, l’impression 3D repose toujours sur la technologie de l’impression 3D FDM (Fused Deposition Modeling) malgré les nombreuses avancées et la multitude de procédés innovants dont elle s’est enrichie.

La quasi-totalité des machines expédiées dans le monde sont des imprimantes 3D de bureau alors que le marché B2B représente environ 80% du marché en termes de valeur. Imaginez-vous…

Il faut savoir que l’essentiel de ces équipements reposent sur les technologies à dépôt de fil fondu.

La technologie FDM continue d’être présente dans le paysage de l’impression 3D, grâce à sa récente contribution pour la lutte contre la Covid-19 qui a permis la fabrication de millions de matériels de fabrication. Merci la FFF (non je ne vous parle pas de la Fédération Française de Football)

Découvrez dans cet article les raisons de ce succès ainsi qu’un récapitulatif de ce procédé en 7 points.

1 – Ainsi naquît l’impression 3D FDM

Saviez-vous que le principe de l’impression 3D FDM avait totalement été découvert au hasard ?

Fait amusant :le modelage par dépôt de matière en fusion (FDM) est né de circonstances enfantines.

En effet, deux ans après l’invention de la stéréolithographie (procédé SLA), un couple d’inventeurs américains : Scott et Lisa Crump donne naissance au procédé FDM en souhaitant réparer le jouet de leur fille à l’aide d’un pistolet à colle.

A l’époque, le matériau utilisé était composé d’un mélange de cire de bougie et de polyéthylène.

2 – Et on le nomma : dépôt de matière

L’appellation « Fused Deposition Modeling » ainsi que l’abréviation FDM sont des marques déposées par la société Stratasys.

L’équivalent libre de droit est FFF pour « Fused Filament Fabrication » (vous voyez bien que je ne vous parlais pas de football). On peut également la retrouver sous l’appellation MPD pour « Moltenn Plastic Deposition » signifiant en français dépôt de plastique fondu.

On peut également dire « dépôt de matière fondue » ; « dépôt de filament fondu » et « dépôt de fil fondu »

L’utilisation de nouvelles technologies qui utilise le dépôt de matière métallique et composite permet d’user d’autres acronymes tels que BMD « Bound Metal Deposition » ; CEM « Composite Extrusion Modeling » ; ADAM « Atomic Diffusion Additive Manufacturing » et PAM « Pellet Additive Manufacturing ».

3 – Comment fonctionne une imprimante 3D à dépôt de fil ?

Le succès et la popularité de l’impression 3D FDM vient de son fonctionnement par extrusion. C’est en général la façon la plus courante par laquelle les imprimantes à dépôt de matière fonctionnent. Elles extrudent un filament thermoplastique à travers une buse. Vous suivez toujours ?

Les couches sont superposées selon la largeur, la profondeur et la hauteur et transmises par un fichier 3D, sur un plateau de construction jusqu’à la production finale de la pièce. La qualité de la surface est grandement déterminée par la hauteur de couche.

Pour limiter la rétractation du thermoplastique à la surface d’impression (c’est ce que l’on appelle le warping), un plateau chauffant et/ou une enceinte fermée peuvent venir équiper les imprimantes.

En général, les équipements professionnels disposent d’un second extrudeur qui permet d’imprimer les structures de soutien pour les parties en surplomb ou les pièces de plusieurs couleurs ou matériaux.

4 –Matériaux + impression 3D FDM = ❤ ?

Le procédé d’extrusion de matière offre une grande variété de matériaux disponibles.

Les plus utilisés sont les thermoplastiques polymères (ABS et PLA) que l’on retrouve souvent sous la forme de filaments.

L’offre de filament a explosé ces dernières années avec la professionnalisation du marché. De nouvelles matières composites ont fait leur entrée et sont constituées à base de bois, de métal, de céramique ainsi que des produits tels que le carbone, la fibre de verre ou bien le PEEK.

Certaines machines professionnelles utilisent des granulés afin d’accéder à un plus large éventail de matériaux et combiner leurs propriétés.

Les matériaux FDM ou FFF se présentent sous différentes formes. Par exemple, dans le domaine de la bio-impression, l’on utilise des têtes d’impression en forme de seringue. Cela permet de déposer des gels biologiques ou des cellules.

Ce principe peut également être appliqué aux aliments.

5 – Quelles sont les applications possibles avec l’impression 3D ?

Grâce à sa simplicité de fonctionnement, son caractère bon marché et son catalogue étoffé de matériaux, la technologie FDM couvre un grand nombre de besoins.

Le dépôt de matière fondue reste toujours le procédé le plus utilisé.

Pour des raisons de coût et de fonctionnement, les entreprises préfèrent utiliser des services d’impression car les technologies telles que le SLS (frittage laser) ainsi que les procédés de fabrication additive métallique sont moins accessibles.

Le procédé FDM est polyvalent car il permet de fabriquer des prototypes en plastique, effectuer de l’outillage sur-mesure et fabriquer des pièces d’utilisation finale en métal.

L’ensemble des secteurs sont concernés par la technologie FDM (le bâtiment, l’alimentaire, l’électronique).

Les particuliers représentent l’essentiel des utilisateurs de la technologie FDM car celle-ci leur sert à fabriquer principalement des objets à usages personnel et décoratif (figurines, accessoires…).

Les imprimantes 3D à dépôt de fil sont également apparues dans les salles de classe. En effet, il est rare de compter les établissements sans machines.

Les enseignants utilisent souvent l’impression 3D pour créer du matériel pédagogique pour leurs projets. La fabrication de modèles 3D facilite l’apprentissage des élèves. Il peut s’agir par exemple de prototypes, de maquettes ou de modèles anatomiques.

6 – Les avantages et les limites de la technologie FDM

Les technologies d’impression FDM ont pour principal atout leur facilité d’apprentissage mais également leur prix très abordable en termes de matériaux et de machines.

Il est possible de se doter d’imprimantes 3D en kit pour moins de 200 euros ainsi que de filaments de qualité à partir de 20 euros le Kg.

Un large éventail de besoins et de secteurs peuvent être couvert.

Ce type d’imprimantes 3D est moins encombrant que les autres technologies. Le frittage laser et le jet de liant reposent sur l’utilisation de grosses machines industrielles.

La limite du FFF réside dans sa précision. Celle-ci s’ajoute à son état de surface, reconnaissable par la présence de stries. Toutefois, ces imperfections peuvent-être effacées par les techniques de post-traitement.

Le dépôt de filament fondu reste toujours la technique qui nécessite le minimum d’étapes de finition.

7 – Parlons des opérations de post-traitement relatives au dépôt de filament fondu

La technologie FDM nécessite certaines étapes de finition afin d’obtenir la pièce parfaite.

Tout d’abord, il faut retirer avec une pince les matériaux de supports accrochés à la pièce, une fois l’impression terminée.

Les structures solubles en PVA ou HIPS, sont plongées quelques heures dans un bain d’alcool ou d’eau chaude. Le rendu est ainsi plus propre.

Cette étape de finition peut suffire selon l’utilité de la pièce. Les applications de prototypage rapide sont souvent concernées d’ailleurs.

Afin d’obtenir une surface parfaitement lisse, la pratique du lissage d’acétone est la plus répandue. Cette dernière consiste à enfermer l’objet imprimé dans un bocal contenant une gaze imprégnée d’acétone.

Cette solution peut être remplacée par des systèmes automatisés.

Une autre pratique consiste poncer manuellement la pièce avec du papier abrasif. Un vernis ou une peinture pourront ensuite être appliqué.

Nous espérons que le sujet de l’impression 3D FDM est plus clair pour vous. Pensez à partager votre avis dans les commentaires de l’article et sur les réseaux sociaux 😉. Nous serons ravis d’y répondre et de convenir le cas échéant d’une consultation téléphonique pour établir le diagnostic de votre demande ou besoin.