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MJF vs. SLS : comparaison de technologies d’impression 3D

Cet article s’attache à décrire les principales différences et similarités entre deux des technologies d’impression 3D les plus communément utilisées : les technologies MJF (Multi Jet Fusion) et SLS (Selective Laser Sintering).

Les technologies SLS (Selective Laser Sintering)  et MJF (Multi Jet Fusion) sont deux des technologies d’impression 3D les plus utilisées pour travailler avec les polymères ou les élastomères. Bien qu’elles partagent certaines similarités, il existe également entre elles plusieurs différences qui font que ces deux technologies s’adaptent mieux à des situations et usages distincts.

Brève description des technologies d’impression 3D

SLS (Selective Laser Sintering)

Dans le cadre de la technologie SLS, l’imprimante utilise les découpes d’un modèle 3D CAO comme un guide et procède au dépôt d’une fine couche de matière poudreuse sur une plateforme d’impression. À la suite de quoi, un laser CO2 à haute puissance entreprend le frittage de cette même couche, selon la forme voulue définie par le modèle CAO d’origine. Une autre couche est ensuite déposée au-dessus de la précédente avant d’être frittée à son tour. Cette succession de dépôts et de frittages se poursuit jusqu’à l’achèvement de l’ouvrage.

SLS 3D printing process
Procédé d’impression 3D SLS en détails

MJF (Multi Jet Fusion)

La technologie MJF (Multi Jet Fusion), aussi désignée comme HP MJF, est assez similaire au procédé SLS, à ceci près qu’en MJF, après l’étalement d’une couche de matière poudreuse et son chauffage jusqu’à une température voisine de son point de frittage, une série de buses, disposées en rang, est utilisée pour vaporiser un agent liant, qui va favoriser l’absorption des radiations infrarouges. Un second agent, dit « détaillant », est également vaporisé le long des bordures extérieures de l’ouvrage. Des radiations infrarouges sont ensuite émises afin de fritter l’ensemble, avant qu’une nouvelle couche de matière ne soit déposée au-dessus de la précédente. Ce processus est répété jusqu’à achèvement de la pièce.

MJF 3D printing process
HP Multi Jet Fusion (source : www.hp.com)

En quoi les procédés SLS et HP MJF sont-ils similaires ?

Les principales ressemblances entre les deux technologies sont les suivantes :

  • Elles reposent toutes deux sur la fusion de matière poudreuse.
  • Elles mettent en œuvre un procédé de frittage qui nécessite une source de chaleur.
  • Aucune des deux ne nécessite l’ajout de structures de maintien durant l’impression, ce qui permet la réalisation de géométries complexes.
  • Elles fonctionnent en imprimant une couche après l’autre.
  • Elles sont surtout utilisées avec les thermoplastiques ou les élastomères.

Et en quoi sont-elles différentes ?

Matériaux

Le brevet de la technologie SLS a été déposé en 1997, ce qui en fait l’aînée des deux procédés. De ce fait, elle a déjà subi plusieurs améliorations qui lui permettent aujourd’hui d’être compatible avec un nombre conséquent de matériaux différents, notamment le PA 11, le PA 12 (normal et armé de verre), le PEBA 2301 3D, Alumide, TPU, etc… Cette variété confère au procédé SLS une assez bonne flexibilité.

D’un autre côté, la technologie MJF est un procédé bien plus récent, dont la commercialisation remonte à peine 2017. Par conséquent, le nombre de matériaux avec lesquels cette technologie est compatible est beaucoup plus restreint. On pourra signaler en particulier : le PA 12, le PA 11 et les TPU.

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Précision dimensionnelle et résolution

Les deux technologies bénéficient d’une grande précision dimensionnelle. Cependant, si l’on devait réellement comparer les deux procédés, l’impression SLS permet d’obtenir des éléments avec une résolution légèrement plus fine que l’impression MJF. À noter, cependant, que les deux technologies ont une tendance à la déformation. Par conséquent, les grandes surfaces planes doivent être évitées.

Temps d’impression

Quand on considère la fabrication d’une pièce donnée, les technologies SLS et MJF ont toutes deux des temps d’impression similaires. En revanche, si l’on prend l’intégralité du procédé en ligne de compte, y compris la mise en place et le refroidissement de la pièce (en plus de l’impression), alors la technologie MJF est plus rapide, principalement en raison du fait que la plateforme d’impression des imprimantes MJF est amovible, ce qui permet de faire refroidir les ouvrages imprimés en dehors de la machine. De plus, quand il s’agit de fabriquer plusieurs pièces, la technologie MJF est plus rapide car elle est capable d’imprimer des dizaines de pièces en même temps.

En matière de recyclage, la technologie MJF permet de réutiliser jusqu’à 80% de la poudre récupérée, alors que la technologie SLS est limitée, au mieux, à 50%, voire 30% dans le pire des cas.

Grain de surface

L’état de surface des pièces obtenues au travers des deux procédés présente un aspect granuleux, même si les pièces imprimées via MJF sont légèrement plus lisses. Les pièces SLS sont habituellement blanches, voire grises, mais peuvent être teintées en une grande variété de couleurs. L’agent liant utilisé en MJF est de couleur noire (ceci afin d’accroître le degré d’absorption des radiations infrarouges), ce qui fait que les pièces obtenues sont généralement grises et souvent teintes en noir.

MJF 3D printed cup
Gobelet imprimé via MJF, de couleur grise

Propriétés des pièces imprimées 

Les pièces imprimées via MJF ou SLS divergent légèrement en termes de propriétés mécaniques ou physiques. Ces différences sont résumées dans le tableau suivant :

PropriétésMJF SLS 
Résistance à la traction (Mpa)1700 (X,Y) 1800(Z)1650 (X,Y) 1650 (Z) 
Module d’Young (Mpa)48 (X,Y) 48 (Z)48 (X,Y) 42(Z)
Allongement à la rupture (%)20 (X,Y) 15 (Z)18 (X,Y) 24(Z)
Point de fusion (°C)187176

Taille d’ouvrage

L’impression SLS permet de produire des ouvrages plus volumineux (jusqu’à 600 mm x 350 mm x 560 mm) que l’impression MJF (jusqu’à 380 mm x 284 mm x 380 mm). D’un autre côté, la technologie MJF permet d’imprimer des éléments dont la taille n’excède pas 0,5 mm, tandis que la technologie SLS ne peut descendre que jusqu’à 0,8 mm.

Coût

Les coûts de production, pour la fabrication des pièces uniques, sont approximativement les mêmes pour les technologies MJF et SLS. Néanmoins, sur des volumes plus importants, la technologie HP MJF permet de réaliser de meilleures économies d’échelle, notamment de par sa capacité à imprimer plusieurs pièces en même temps.

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Comment choisir la technologie d’impression 3D qu’il vous faut ?

PropriétésSLSMJF
MatériauxCompatible avec de nombreux matériaux, dont le PA 11, le PA 12 (normal et armé de verre), les TPU, PEBA 2301 3D et AlumideActuellement limité aux matériaux suivants : PA 11, PA 12 (normal et armé de verre) et TPU
Précision dimensionnellePrécision dimensionnelle légèrement supérieure aux pièces imprimées via MJFLes pièces imprimées bénéficient d’une grande précision dimensionnelle
Temps d’impressionPlus long qu’avec la technologie MJF, en particulier pour des quantités élevéesLa fabrication des pièces est plus rapide qu’en SLS, grâce à la présence d’une plateforme d’impression amovible qui permet de faire refroidir les pièces hors de l’imprimante MJF. Ces dernières sont aussi capables d’imprimer plusieurs pièces en même temps
État de surfaceLes pièces imprimées pâtissent d’un état de surface granuleuxL’état de surface des pièces imprimées via MJF est légèrement plus lisse que pour celles imprimées via SLS
Taille d’ouvragePossibilité d’imprimer des pièces allant jusqu’à 600 mm x 350 mm x 560 mm, avec des éléments d’une taille aussi réduite que 0,8 mmPossibilité d’imprimer des pièces allant jusqu’à 380 mm x 284 mm x 380 mm, avec des éléments d’une taille aussi réduite que 0,5 mm
CoûtLes coûts de production d’une pièce unique sont sensiblement équivalents en MJF et en SLS. Cependant, sur des quantités plus élevées, la technologie MJF permet de réaliser des économies d’échelle

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