L’impression 3D par dépôt de fil fondu (Fused Deposition Modeling, ou FDM en anglais) est souvent synonyme d’impression bon marché. En vérité, c’est son coût relativement faible, allié à une certaine facilité d’utilisation, qui en font un procédé idéal dans de nombreuses applications. De plus, la possibilité d’imprimer directement en couleur est un argument d’adoption supplémentaire, en particulier car cela permet de réduire les frais de post-usinage. Les imprimantes FDM utilisent de fins filaments thermoplastiques (un genre de plastique que l’on peut faire fondre à la chaleur et qui se solidifie à température ambiante), distribués sous forme liquide au moyen d’une buse chauffante. Le plastique en fusion est alors déposé en fines couches successives pour façonner le modèle 3D voulu.

De nos jours, l’impression 3D FDM peut être utilisée dans de nombreux champs d’application, qu’il s’agisse d’impressions professionnelles ou de projets menés par des particuliers.

L’impression 3D grand public

L’impression 3D FDM « à la maison », ou grand public, est principalement destinée aux amateurs et aux personnes qui en font un hobby, pour un usage domestique. Les imprimantes 3D associées à ce segment sont des machines compactes, abordables et faciles d’utilisation, qui permettent aux amateurs d’effectuer de nombreuses expériences avec leurs modèles CAO pour se faire une idée de leur faisabilité. En effet, les filaments utilisés en FDM sont vendus à des prix raisonnables, ce qui laisse une grande marge de manœuvre en termes de modifications ou de corrections du modèle original.

Caractéristiques

• Prix : FDM reste l’une des options d’impression 3D les moins chères disponibles sur le marché, les premiers prix tournant autour de 200 EUR. Les matériaux utilisés sont peu onéreux, les impressions elles-mêmes reviennent donc à des tarifs raisonnables. Comparée à d’autres technologies, comme la SLA ou le MJF (également très employées pour faire du prototypage), l’impression FDM est moins chère et plus facile à mettre en œuvre.
• Volume d’ouvrage : les imprimantes 3D grand public sont conçues pour un usage domestique, un peu comme des modèles réduits de leurs homologues professionnelles. Les tailles d’ouvrage que l’on peut atteindre vont de 10 mm x 10 mm x 10 mm à 200 mm x 200 mm x 200 mm.
• Matériaux : les matériaux les plus communs pour les amateurs sont le PLA, l’ABS, le PETG et l’ASA. Ils sont peu coûteux et faciles à se procurer.
• Résolution : la résolution habituelle d’une imprimante 3D grand public est de l’ordre de 100 à 1000 microns le long des axes X et Y, et environ 500 microns (0.5 mm) le long de l’axe Z.

Applications

La plupart des imprimantes 3D grand public n’ont pas l’efficacité ou la puissance nécessaire pour effectuer du prototypage rapide dans un contexte industriel. Elles sont destinées aux amateurs et à un usage domestique, notamment pour la fabrication de pièces de rechange, d’articles personnalisés ou décoratifs, de jouets, etc… L’impression elle-même est généralement lente et peut prendre plusieurs heures dans le cas d’un modèle un tant soit peu complexe, dont il faudra également surveiller l’élaboration. Les limites, tant en termes de matériaux d’impression que de rapidité, en font des outils plutôt adaptés à une utilisation à domicile.

Limites

• Un volume d’ouvrage réduit : le volume maximal réalisable avec une imprimante 3D grand public dépasse rarement les 200 mm x 200 mm x 200 mm. Cela en limite le domaine d’utilisation aux fabrications de pièces de taille réduite.
• Une basse résolution : la qualité d’impression descend rarement jusqu’à 100 microns, une résolution nettement plus basse que ce que l’on peut attendre d’une imprimante professionnelle.
• Un choix limité de matériaux : les imprimantes 3D grand public sont limitées à une poignée de matériaux plastiques différents.
• Des impressions lentes : la lenteur d’impression, et les erreurs encore trop fréquentes, constituent toujours les principaux obstacles à la démocratisation de l’impression 3D.
• Une pauvre exactitude : bien que la précision des imprimantes 3D grand public s’améliore constamment à chaque génération, elle reste très en-deçà de ce que l’on peut obtenir avec une imprimante 3D professionnelle. C’est un facteur limitant quant à la complexité des objets imprimés.

L’impression 3D industrielle 

L’impression 3D industrielle, parfois également appelée « impression 3D professionnelle », est la contrepartie industrielle de l’impression 3D grand public, principalement utilisée dans le cadre de la modélisation de concepts, d’outillage, de production à grande échelle, de prototypes fonctionnels et de pièces destinées à être mises sur le marché. Les imprimantes de ce type (comme celles de la marque Stratasys) sont substantiellement plus coûteuses, puissantes et efficaces que les imprimantes domestiques.

Caractéristiques

• Prix : les imprimantes 3D professionnelles sont utilisées par les concepteurs et les fabricants de produits pour la réalisation de moules et de prototypes. Elles doivent être capables de produire efficacement des ouvrages de taille conséquente, ce qui en fait des outils assez chers, sans parler des matériaux de fabrication qui sont, eux-aussi, relativement coûteux. Le prix d’une imprimante 3D professionnelle est normalement 5 à 6 fois plus élevé que celui d’une imprimante grand public.
• Volume d’ouvrage : une considération importante dans le domaine de l’impression 3D professionnelle, car elle conditionne la taille maximale des ouvrages réalisables en un seul jet, une taille qui peut aller, selon les imprimantes, de 200 mm x 200 mm x 300 mm jusqu’à 914 mm x 610 mm x 914 mm.
• Matériaux : les matériaux les plus communs sont le PC, l’ABS M30 et l’ULTEM.
• Résolution : la résolution correspond à l’épaisseur minimum de la couche de matière déposée et constitue une exigence cruciale dans de nombreuses applications industrielles. La résolution des imprimantes professionnelles peut descendre jusqu’à 16 microns (pour les imprimantes Stratasys Objet1000). Les imprimantes haut de gamme destinées à la production de masse peuvent même descendre encore plus bas (à peine 3 microns pour les imprimantes 3D Systems Pro 60 HD).

Matériaux

L’un des principaux avantages des imprimantes 3D industrielles sur leur homologues domestiques, c’est la grande variété de matériaux d’impression utilisables. La plupart des fabricants maintiennent leur propre catalogue de matériaux propriétaires, spécifiquement conçus par leurs soins. Ce choix étendu de matériaux disponibles permet aux utilisateurs de sélectionner plus précisément celui qui correspond le mieux à leurs exigences.

Les imprimantes 3D industrielles permettent également d’utiliser des matériaux plus avancés. À titre d’exemple, Xometry offre la possibilité d’imprimer à partir de matériaux M30 Stratasys, plus résistants et dotés de meilleures propriétés, en lieu et place des matériaux standards.

Applications

Modélisation de concepts 

La modélisation de concepts consiste à prendre une idée préliminaire et à lui donner vie. Il s’agit d’une part importante du travail mené dans les officines de conception, d’ingénierie et d’architecture, principalement à des fins de test, de correction ou d’amélioration d’un concept initial.

Fabrication de moules

Les imprimantes 3D professionnelles permettent aux fabricants de réaliser, sur place et en quelques heures, des moules et des matrices pour de l’outillage, des gabarits ou des dispositifs divers. De quoi diminuer les temps de production de façon drastique.

Fabrication rapide

La réduction des coûts et l’augmentation de la vitesse de production que confèrent les imprimantes 3D donnent aux fabricants l’opportunité de créer directement leurs produits finis sans avoir besoin d’outillage. Si l’évolution des technologies d’impression 3D maintient son rythme actuel, la fabrication rapide pourra être une alternative viable aux méthodes de production à la chaîne d’ici quelques années.  

Prototypage rapide

Les imprimantes 3D professionnelles ont l’avantage de permettre la réalisation de pièces mouvantes dans des matériaux différents, autorisant ainsi la fabrication de prototypes entièrement fonctionnels à des fins de test. Le prototypage rapide peut accroître la productivité et aider à identifier les erreurs en avance de phase au cours du processus de conception.

Limites

Des impressions coûteuses

Le coût élevé des impressions est principalement dû au coût du matériau utilisé. D’autres technologies d’impression, comme la SLA ou le SLS, se situent dans la même fourchette de prix, pour des matériaux différents.

Conclusion

Le tableau ci-dessous récapitule les caractéristiques des deux types d’imprimantes.

Xometry Europe offre des services d’impression 3D industrielle FDM rapides, fiables et hautement précis. Grâce à notre plateforme de devis instantané et notre réseau de plus de 2000 ateliers partenaires, nous nous assurons que l’entièreté de votre processus, depuis la fabrication de vos pièces jusqu’à leur livraison sur le pas de votre porte, se déroule sans accrocs.

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