Fused Deposition Modeling (FDM) : aperçu d’une technologie d’impression 3D

Cet article résume tout ce que vous avez besoin de savoir sur la technologie FDM : comment ça marche, les matériaux compatibles, ainsi que ses avantages et inconvénients en tant que technologie d’impression 3D.

Le procédé FDM (Fused Deposition Modeling ou dépôt de fil fondu en français) est une technologie d’impression 3D basée sur l’extrusion de polymères thermoplastiques. Ces derniers, fournis sous la forme de filaments, constituent le matériau de fabrication du procédé FDM : d’abord fondu, il est ensuite déposé de façon sélective, couche après couche, selon un chemin défini par le modèle CAO d’origine. Bénéficiant d’une haute précision, d’un large choix de matériaux différents et de coûts peu élevés, c’est l’une des technologies d’impression 3D les plus utilisées dans le monde.

Comment fonctionne l’impression 3D FDM ?

La technologie FDM fait usage de filaments thermoplastiques : ces derniers sont d’abord fondus avant d’être solidifié à nouveau pour façonner l’ouvrage défini par le modèle CAO.

Une imprimante FDM comporte deux bobines différentes : une première pour le matériau de fabrication et une seconde pour le matériau servant au support. Le procédé FDM en lui-même s’effectue selon les étapes suivantes :

FDM icon animation
  • Étape 1 : une fois les données CAO chargées, le matériau de fabrication est amené à son point de fusion grâce à la chaleur fournie par une tête chauffante.
  • Étape 2 : le plastique fondu est alors déposé sous la forme d’une fine couche, à l’aide d’un extrudeur, sur une plateforme en mousse. L’extrudeur est capable de se mouvoir dans toutes les directions et suit un chemin défini par les données CAO fournies. Ce processus d’empilement de couches liquides et semi-solides est alors répété jusqu’à achèvement de l’ouvrage. Si le modèle comporte des éléments en surplomb ou susceptibles de se tordre, voire de se déformer, l’utilisation de structures de maintien est alors nécessaire, structures qui seront élaborées grâce au matériau servant au support (qui pourra être le même que le matériau de fabrication, on n’importe quel autre matériau compatible).
  • Étape 3 : si des structures de maintien sont utilisées, elles seront retirées une fois l’impression achevée.

Matériaux pour l’impression 3D FDM

Parmi les plastiques rigides les plus communément utilisés pour l’impression 3D FDM, Xometry offre les options suivantes : ABS, ABS ESD7, ABS M30, ASA, Nylon PA12, Nylon PA12 renforcé aux fibres de carbone, Polyamide 12 renforcé aux fibres de carbone, PC-ABS Polycarbonate, PC-ISO Polycarbonate, PC et assimilés translucides et résistants à la chaleur, PC-Polycarbonate, PLA, PETG, PEEK, ULTEM 1010 et ULTEM 9085.

L’acrylonitrile styrène acrylate (ASA), un thermoplastique amorphe doté d’une meilleure résistance aux intempéries, est énormément utilisé en prototypage, notamment grâce à ses excellentes propriétés mécaniques. Il est, de plus, disponible en un large choix de coloris différents.

FDM PETG tel qu’imprimé

FDM ASA noir tel qu’imprimé

FDM PLA tel qu’imprimé

Avantages de la technologie FDM en impression 3D

Les facteurs énumérés ci-dessous permettent d’expliquer en quoi le procédé FDM est aujourd’hui l’une des technologies d’impression 3D les plus populaires.

Compétitivité

La technologie FDM est l’un des procédés d’impression 3D les moins coûteux et reste l’option idéale en cas de fabrication de lots de taille réduite ou de pièces uniques, surtout comparée à des alternatives plus onéreuses (comme les technologies SLA ou SLS). De plus, le matériau de fabrication est meilleur marché et facilement disponible, ce qui rend tout le processus de prototypage (sans parler des multiples itérations de conception) plus économique qu’avec les autres technologies.Le procédé permet également de faire des économies en coloration et en traitement de surface, car il permet de faire des impressions directement en couleur, impressions qui bénéficient d’un rendu de surface relativement bon tel quel, sans nécessiter d’autres opérations de post-usinage.

Délais de fabrication raccourcis

En termes de vitesse d’impression, la technologie FDM est plus rapide que de nombreux autres procédés. Les filaments d’impression étant aisément disponibles, les temps d’exécution ne sont généralement pas un problème, y compris pour les lots de taille plus importante. À titre d’exemple, Xometry peut livrer des pièces imprimées en FDM en un minimum de 3 jours ouvrés.

Possibilité de faire des impressions en couleur

Les impressions FDM offrent déjà plus de 40 couleurs différentes, et l’offre ne cesse de s’étoffer jour après jour. La couleur finale de la pièce imprimée est exactement la même que celle du filament utilisé. Si la couleur voulue n’est pas obtenue, une correction en post-usinage (par teinture ou peinture) est toujours possible.

Moins de déchets produits

Les imprimantes FDM fonctionnent en faisant fondre un filament plastique qui se re-solidifie ensuite, ce qui fait que peu de déchets sont produits, à l’inverse d’autres technologies d’impression 3D, comme le MJF ou le SLS qui, elles, sont basées sur des poudres et ont une tendance prononcée au gâchis. Un design conçu judicieusement permet également de se passer des structures de maintien.

Grande variété de matériaux

Plus de 10 variétés différentes de filaments plastiques sont disponibles pour l’impression FDM, avec une gamme de résistance étendue (PP, TPU, Nylon PA, ABS, PETG, PLA, PC par ordre ascendant de résistance à la traction), ce qui confère au procédé FDM une liste impressionnante de matériaux d’impression. Le choix du matériau se fait à la discrétion du fabricant, en fonction des besoins du projet. Les matériaux étant très souvent utilisés, ils sont facilement disponibles et à des prix très raisonnables.

Inconvénients de l’impression 3D FDM

En dépit de ses avantages indéniables, la technologie FDM souffre d’un certain nombre d’inconvénients.

Épaisseur de couche significative

Comparées aux pièces imprimées avec des résines, dans le cadre des technologies SLA ou DLS de Carbon, les impressions FDM ne sont pas lisses : l’empilement de matière plastique fondue couche après couche fait qu’il se crée un « effet d’escalier » assez évident. L’image ci-dessous illustre cet effet et montre bien la surface rugueuse obtenue. De plus, le mécanisme d’adhérence des couches entre elles rend les ouvrages FDM anisotropes. Obtenir une surface plus lisse demande d’effectuer une opération de post-usinage, ce qui implique des surcoûts additionnels.

FDM PLA Closeup

Effet de suintement sur les petits éléments

En raison de l’utilisation de matière plastique fondue, les impressions FDM ont tendance à subir un effet de suintement, en particulier sur les petits éléments. La conséquence étant que le procédé d’impression 3D FDM souffre de la plus basse résolution et exactitude dimensionnelle (comparé aux autres technologies d’impression 3D) ce qui le rend impropre à la réalisation d’ouvrages comportant des éléments délicats ou complexes. La technologie FDM reste néanmoins une bonne option pour le prototypage (où les détails minutieux n’ont pas une grande importance), mais si jamais ce genre de détails, ou la précision dimensionnelle, sont importants, alors il faudra considérer l’utilisation d’un autre procédé.

Services d’impression 3D FDM de Xometry

Xometry Europe offre des services en ligne d’impression 3D FDM pour vos projets d’impression 3D à la demande. Fort d’un réseau de plus de 2000 ateliers partenaires, répartis dans toute l’Europe, Xometry se fait fort de vous livrer vos pièces imprimées en FDM dans un délai de 3 jours. Importez vos fichiers CAO sur notre plateforme de devis instantané pour obtenir un devis en quelques secondes et profitez des différentes options disponibles pour l’impression 3D FDM.

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