La technique de fabrication stéréolithographie (SLA) est la première technologie de fabrication additive à avoir vu le jour. Depuis, de nombreuses techniques se sont développées dont la Low Force Stereolithograpy, une version améliorée de la SLA. Mise au point par le fabricant Formlabs, la LFS est décrite comme plus précise et plus puissante que la SLA standard. Mais quelles sont les réelles différences entre l’impression SLA et l’impression LFS ?
Les débuts de l'impression SLA et de l'impression LFS
La stéréolithographie est la première technique de fabrication additive à voir le jour. Son fonctionnement se base sur la polymérisation de résines grâce à un laser. L’engouement suscité par cette nouvelle manière de fabriquer et de produire a permis à d’autres techniques de voir le jour.
Comment la stéréolithographie a-t-elle été développée ?
Initialement développée dans les années 80 par l’ingénieur américain Alan Hebert, la technologie stéréolithographie permet de créer des petites pièces par solidification de résine. L’entreprise 3M, où travaille Alan Hebert, décide cependant de ne pas continuer les recherches.
À la même période, trois chercheurs français, Jean-Claude André, Alain Le Méhauté et Olivier de Witte, développe un système de photopolymérisation. Le projet est une réussite. Ils déposent alors un brevet en juillet 1984. Néanmoins, la première imprimante SLA à être commercialisée n'est pas développée par eux à cause d'un manque de financement. En effet, en 1986, l'entreprise américaine 3D Systems produit la première machine SLA, la SLA-250. Cette machine utilise un rayon laser UV pour solidifier couches par couches des photopolymères liquides.
Pourquoi la Low Force Stereolithography a-t-elle été développée ?
En 2019, le fabricant Formlabs décide de lancer deux nouvelles imprimantes, la Form 3 et la Form 3L, comprenant une technologie innovante, la Low Force Stereolithography (LFS). Cette technique se base sur une illumination linéaire et un bac flexible.
Le but de Formlabs est de proposer une technique d’impression plus puissante et plus précise que la SLA. En intégrant des composants plus performants et en retravaillant le trajet du laser, le fabricant a su développer un procédé technique, parfait pour les professionnels recherchant des détails.
Depuis le lancement de ces deux machines, la marque a sorti deux nouvelles machines, la Form 3B et la Form 3BL, intégrant également l’impression LFS.
De nombreux professionnels travaillant déjà avec une machine Form 2, ont pu tester les nouvelles machines dotées de la Low Force Stereolithography. Leurs retours sont positifs : la LFS apporte plus de qualité de surface et de simplicité d’impression que la SLA.
Découvrez leur témoignage au complet sur le site de Formlabs.
Les procédés de fabrication SLA et LFS
Les techniques de fabrication stéréolithographie et Low Force Stereolithography reposent toutes les deux sur la polymérisation de la résine. La LFS se différencie cependant de la SLA grâce à ses composants et son système de laser, plus précis et plus performant. Mais quelles sont les vraies différences entre ces deux procédés de fabrication ?
Comment fonctionne l'impression SLA ?
Le fabricant américain, Formlabs, lance en 2012 une nouvelle imprimante, la Form 2. Vendue dans le monde entier, cette machine intègre rapidement de nombreuses entreprises grâce à sa précision et sa facilité à s’intégrer dans un bureau. Le procédé d'impression SLA inversé, à la base de la Form 2, réduit l'espace occupé par l'imprimante et son prix. Cependant, les forces exercées sur la pièce pendant l'impression sont conséquentes. L'imprimante est calibrée pour ses forces de décollement importantes, qui induisent des limitations relatives aux matériaux et au volume d'impression. De plus, les pièces requièrent des supports solides pour obtenir une impression réussie.
La Form 2 utilise un laser UV pour durcir (polymériser) la résine présente dans le bac. Deux miroirs galvanomètres* pour le positionnement X et Y orientent le laser de l’arrière de l’imprimante vers un grand miroir statique qui réfléchit sur le plan d’impression.
*Le miroir galvanomètre permet de réfléchir le laser dans une trajectoire précise.
La SLA dessine une couche transversale, couches par couches, pour réaliser la pièce. Chaque couche mesure moins de 100 microns d’épaisseur. Lorsqu’une couche est terminée, la pièce se décolle du fond du bac. Ceci implique des forces de décollement qui affectent la pièce au niveau de la qualité de surface. À cause de cela, les pièces ont besoin de supports robustes.
Comment fonctionne l'impression LFS ?
Cette technique de fabrication réduit considérablement les forces de décollement lorsqu’une couche est terminée. Cela a été pensé afin d’améliorer significativement la qualité d’impression mais aussi la fiabilité. Les forces sont diminuées grâce au film flexible présent au fond du bac. Grâce à des rouleaux, le décollement se fait plus doucement impactant moins la pièce.
L’autre nouveauté dans la Form 3 et Form 3L est le système du laser. Le Light Processing Unit (LPU), qui contient le laser, se déplace sur l’axe X. Un galvanomètre va contrôler la trajectoire du laser sur l’axe Y et va le diriger vers un miroir dièdre. Ce dernier renverra le laser sur un miroir parabolique permettant d’obtenir en permanence un laser perpendiculaire au plan d’impression.
La LPU utilise un filtre spatial pour obtenir un point laser précis et net afin d’obtenir une meilleure précision d’impression. Le galvanomètre de plus haute fréquence que sur la Form 2 permet d’améliorer la vitesse d’impression. Grâce à cette précision et au décollement doux, la LFS permet d’avoir des supports plus fins et plus faciles à enlever.
La comparaison entre l'impression SLA et l'impression LFS
L’impression 3D SLA et l’impression 3D LFS sont deux technologies utilisées par le fabricant Formlabs dans ses machines 3D. Mais quelles sont les réelles différences entre ces deux techniques d’impression ? Quels sont les avantages de la Low Force Stereolithography comparée à la stéréolithographie ?
Quelles sont les différences dans leur fonctionnement ?
Les technologies SLA et LFS ne sont pas très éloignées. Elles sont toutes les deux basées sur la polymérisation de résine grâce à un laser. Le procédé d’impression est également inversé sur les deux imprimantes. L’impression 3D LFS diverge de l’impression SLA grâce à son illumination linéaire perpendiculaire et son bac flexible. En effet, la Form 2 utilise un bac avec une vitre statique et un laser non perpendiculaire au plan d’impression.
Le système LPU de la Low Force Stereolithography possède un laser plus puissant que la SLA mais aussi plus précis (voir le tableau ci-dessous). Ces deux différences offrent à la Low Force Stereolithography des avantages précieux pour les professionnels.
Les avantages de la Low Force Stereolithography
Comme expliqué précédemment, la technologie LFS apporte moins de forces de décollement que la stéréolithographie classique. Les entreprises obtiennent plus facilement des détails plus fins et plus précis. En effet, la Low Force Stereolithography offre une meilleure qualité de surface. Les traces de couches sont moins visibles et la rugosité de la surface est moindre.
De plus, l’impression LFS n’a pas besoin de supports robustes comme avec la SLA. Les points de contact sont plus fins et plus légers et les supports sont moins nombreux. Ils sont donc plus faciles à enlever. Le nettoyage de la pièce est également simplifié.
Grâce à la LPU plus précise et plus uniforme, les professionnels peuvent obtenir de meilleurs résultats avec des matériaux à haute viscosité. Les possibilités avec des matériaux de pointe sont ainsi décuplées. Enfin, le système LPU installé dans la Form 3 est facilement remplaçable en cas de panne même si celles-ci arrivent rarement.
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