Frittage Sélectif par Laser, on vous explique tout !
Il existe plusieurs technologies d’impression 3D dans l’industrie, utilisées principalement dans différents secteurs et pour diverses applications. Parmi elles se trouve le frittage sélectif par laser, plus connu sous son acronyme anglais SLS (Selective Laser Sinteting). Comment fonctionne cette technologie ? Quels matériaux peuvent être utilisés ? On vous explique tout !
Le développement du frittage sélectif par laser ou des technologies SLS a débuté dans les années 80 : ce sont les Dr Carl Deckard et Joe Beaman de l’Université du Texas, à Austin aux États-Unis, qui ont développé les bases de la technologie de fusion de poudre. Elles sont compatibles avec une multitude de matériaux, des polymères aux métaux, grâce à l’utilisation d’un laser. Quand on parle de la technologie SLS, on retrouve surtout des polymères plastiques et principalement du nylon.
Le développement de cette technologie de frittage de poudre a été brevetée par DTM Corporation, rachetée en 2001 par 3D Systems. D’autres entreprises se sont rapidement spécialisées dans ce processus de fabrication, notamment le chinois Farsoon Technologies en 2009. Notons d’ailleurs qu’un procédé similaire au SLS avait été inventé et breveté en 1979 par R.F Housholder mais n’a jamais été commercialisé.
Comment fonctionne le frittage sélectif par laser ou SLS ?
Le frittage sélectif par laser permet d’imprimer des objets fonctionnels sans recourir à un liant intermédiaire ou à une éventuelle étape d’assemblage. Avant l’impression, l’objet est conçu à partir d’un logiciel de CAO (CATIA, SolidWorks, ProEngineer par exemple) pour être envoyé à l’imprimante au format numérique. Ensuite, l’impression se fait couche par couche, à partir de poudres frittées, grâce à la température générée par un laser CO2.
Afin de démarrer le processus et préparer l’imprimante 3D SLS, le dépôt de poudre et le plateau d’impression sont d’abord chauffés en dessous de la température de fusion du polymère. La première couche de poudre est alors déposée sur le plateau (2). Celle-ci est balayée par le faisceau laser qui provoque le frittage puis la consolidation de la poudre (3). Lorsque la couche est terminée, le plateau s’abaisse et se recouvre de la surface du matériau. Les étapes sont répétées jusqu’à obtenir la pièce solide en 3D identique au fichier CAO d’origine (4).
Après impression, les pièces sont complètement enveloppées dans la poudre. Ce bac à poudre doit être refroidi avant de pouvoir être nettoyé et post-traité. Cela peut prendre jusqu’à 12 heures. Par la suite, les pièces sont nettoyées à l’air comprimé ou par un autre moyen de nettoyage et sont prêtes à être utilisées.
Les matériaux du frittage sélectif par laser
Les technologies de frittage de poudre permettent de fabriquer des objets dans une large gamme de matériaux, bien que, lorsque nous parlons de la technique SLS, nous parlons de polymères plastiques. Le plus commun est le polyamide (PA 12), plus connu sous le nom de Nylon 12. Elle est également compatible avec du polypropylène, de l’alumide, du carbonmide, du PEBA, du PA11 et du PEEK. Il est également possible d’ajouter des fibres aux matériaux tels que les fibres de carbone, de verre ou d’aluminium, améliorant ainsi le comportement mécanique des pièces.
La plupart des utilisations initiales de cette technologie ont été liées au développement de prototypes, mais à mesure que les matériaux deviennent de plus en plus résistants et que les prix des imprimantes 3D SLS sont devenus moins chers, on tend vers la production de pièces finales.
Acteurs et Développements
La technologie SLS est utilisée dans plusieurs domaines, de la conception à l’industrie automobile, en passant par l’aérospatial, l’ingénierie, etc. Il y a quelques années encore, les principaux fabricants d’imprimantes 3D du frittage sélectif par laser étaient 3D Systems et EOS GmbH, principalement spécialisés dans le secteur professionnel. Ce dernier fabricant est le seul à avoir développé des machines SLS capables d’imprimer avec des thermoplastiques hautes performances tels que PEEK. En 2014, le brevet de cette technologie a expiré, ce qui a permis à de nombreux acteurs de se distinguer comme Natural Robotics et sa machine VIT ou Formlabs et sa nouvelle Fuse 1. Il est ainsi possible de démocratiser ces technologies et de les rapprocher d’un plus grand nombre d’utilisateurs.
Dans la vidéo suivante, l’équipe Xometry explique en détail un peu plus la technologie SLS :
Et vous, utilisez-vous la technologie de frittage sélectif par laser ? Partagez votre opinion en commentaires de l’article ou avec les membres du forum 3Dnatives.
*Crédits photo de couverture : EOS
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