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SLA vs DLP : quel procédé d’impression 3D résine choisir ?

Publié le 8 avril 2021 par Philippe G.
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Depuis l’invention de la stéréolithographie (SLA) en 1984 par Charles Hull, de multiples technologies ont vu le jour comme le FDM, le SLS, le MJF, etc. Certaines sont mêmes dérivées du SLA comme le Digital Light Processing (DLP). Comme vous le savez probablement, chacun de ces procédés est destiné à divers secteurs et applications. Nous nous concentrerons aujourd’hui sur les technologies SLA et DLP, et nous déterminerons leurs caractéristiques afin d’établir une comparaison entre les deux procédés. Et même si les deux technologies ont plusieurs points en commun, certaines différences sont notables. Comment fonctionnent ces technologies ? Quels matériaux peuvent être utilisés ? Qui sont les principaux fabricants ? On vous explique tout!

Les technologies SLA et DLP

Si les processus d’impression SLA et DLP possèdent plusieurs différences, il existe certaines similitudes entre les deux. Ils exposent tous les deux les photopolymères liquides à une source lumineuse. Possédant chacun un bac à résine, elles sont destinées à l’impression de petits modèles aux détails précis. Les procédés sont compatibles avec des matériaux souples ou durs, et peuvent également imprimer des matériaux composites, chargés de verre ou de céramique par exemple. A noter que les pièces imprimées sont relativement fragiles, susceptibles de se dégrader si elles sont exposées au soleil et peuvent être sujettes à des déformations.

Que ce soit pour le DLP ou le SLA, c’est de la résine liquide qui est utilisée

Première technologie d’impression 3D développée en 1984, la stéréolithographie est aujourd’hui considérée comme l’un des procédés d’impression 3D les plus précis du marché. Contrairement à la technologie DLP, la source lumineuse utilisée est un laser. Le faisceau laser balaie le bac à résine en se déplaçant sur l’axe horizontal et solidifie le matériau couche par couche. Deux types de machines existent aujourd’hui : celles où le laser agit de haut en bas, avec un plateau qui  descendra à chaque nouvelle couche ; celles avec un laser qui agit de bas en haut, avec une plate-forme qui monte au fur et à mesure.  Le SLA permet d’obtenir des surfaces lisses et une épaisseur de couche comprise entre 0,05 et 0,01 mm, permettant donc l’impression d’objets aux couches extrêmement fines.

Provenant de la technologie de projection d’image (datant des années 1980), le procédé Digital Light Processing utilise un projecteur en guise de source lumineuse. De cette manière, c’est l’ensemble du bac à résine qui reçoit la lumière grâce à une seule projection. Au coeur de ce procédé se trouve un dispositif de micromiroir numérique (DMD), situé entre le projecteur et la résine. Il est constitué de plusieurs miroirs microscopiques contrôlés et activés individuellement : s’ils sont actifs, ils viendront réfléchir la lumière vers la résine et la photopolymériser. Ils produisent donc une sorte de masque pour durcir la résine en fonction du modèle souhaité. Certaines imprimantes 3D ont aujourd’hui remplacé ce DMD par un écran LCD, baissant ainsi considérablement le prix de la machine. On ne s’intéressera pas à ces solutions aujourd’hui.

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Schémas des processus d’impression SLA et DLP (crédits photo : 3D Hubs / bitfab)

Le processus DLP est considéré comme plus rapide que la stéréolithographie puisqu’il ne travaille pas point par point. Cependant, en raison du projecteur, les imprimantes DLP sont plus grandes. La majorité du temps, le bac à résine présent sur les machines DLP sont moins profonds que ceux utilisés par le procédé SLA.

Enfin, la dernière différence entre les technologies SLA et DLP se situe au niveau de l’entretien. Les imprimantes DLP nécessitent peu d’entretien et sont souvent plus faciles à réparer – la présence du laser dans les machines SLA y est pour beaucoup.

Qualité d’impression

La qualité d’impression est souvent un facteur décisif dans le choix entre deux technologies. Surtout si l’impression 3D doit être utilisée pour la production de pièces finies et que, par conséquent, le niveau de détail, la structure et la surface jouent un rôle très important. En principe, on peut affirmer que les deux technologies permettent de concevoir des modèles précis, à haute résolution, avec le niveau de détail le plus fin. Toutefois, ce n’est pas seulement le processus lui-même qui est déterminant pour la qualité de l’impression, mais aussi le choix du matériau. Ce dernier dépend souvent du fabricant, la plupart des machines étant fermées en termes de compatibilité.

Lors d’une impression avec le procédé SLA, la résine est polymérisée point par point sur le plateau d’impression. Plus la pièce sera longue, plus le temps d’impression nécessaire sera élevé puisque le laser devra traverser l’ensemble du plateau. Le SLA sera ainsi plus adapté à l’impression d’objets dont la longueur peut aller de quelques millimètres à 1,50 mètre. Il n’y a toutefois aucune perte de qualité due à la longueur et une résolution Z allant jusqu’à 25 microns peut être atteinte : elles sont toutes les deux indépendantes de la taille du modèle.

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Crédits photo  : Formlabs

La technologie DLP permet quant à elle d’obtenir une épaisseur de couche allant jusqu’à 5 microns. Toutefois, il est important de noter que les imprimantes 3D DLP peuvent créer un phénomène de « marches d’escalier » sur le produit final en raison de la projection des pixels, ce qui affecte la surface finale des pièces imprimées. Lors de l’impression de longs composants, des pertes de qualité peuvent se produire sur les côtés. Le centre du plateau reçoit en effet la plus grande concentration d’énergie du projecteur ; sa lumière se diffuse alors progressivement sur les bords.

Caractéristiques techniques

Vitesse d’impression

En termes de vitesse d’impression, la technologie DLP est clairement en tête de la course. Comme le DLP permet de durcir une couche entière de résine en une seule fois, le processus d’impression est beaucoup plus rapide. Contrairement au procédé SLA, dans lequel la résine est polymérisée point par point, dans le procédé DLP, seule la hauteur du composant affecte la vitesse d’impression.

Volume d’impression

La stéréolithographie n’est pas nécessairement utilisée pour produire des composants de grande taille en raison du coût élevé des matériaux par rapport à d’autres procédés, comme le FDM. En outre, le volume de construction est limité à la taille du réservoir qui contient la résine liquide. 

Le volume d’impression de l’imprimantes SLA  Formlabs 3L est de 335 x 200 x 300 mm et de 1500 x 750 x 550 mm pour la 3D Systems Pro X 950. Pour ce qui est des imprimantes DLP, le volume de construction de la machine d’Envison TEC Xtrem 8K est de 450 x 371 x 399 mm et de 400 x 330 x 500 mm pour le modèle DM400A de Carima. 

La Form 3L possède un plus large volume d’impression (crédits photo : Formlabs)

Post-traitement

Dans tous les procédés d’impression 3D résine, le post-traitement des pièces est obligatoire. Cela est dû au fait que pour l’impression des modèles en partie très fins, des structures de support sont nécessaires et doivent être retirées après le durcissement. Cette étape peut prendre beaucoup de temps et constitue probablement l’un des principaux inconvénients de l’impression 3D résine. Les différences de post-traitement sont principalement liées au matériau utilisé, tant dans le processus SLA que DLP. Outre le nettoyage des pièces de la résine liquide avec de l’alcool isopropylique (IPA) ou de l’éther monométhylique de tripropylène glycol (TPM), comptez aussi le séchage, le retrait des structures de support, un éventuel post-durcissement et, si nécessaire, le ponçage et la peinture des pièces. 

En principe, on peut affirmer que le post-traitement dans le processus SLA et DLP peut non seulement prendre du temps, mais nécessite également un certain degré d’expertise de la part de l’utilisateur ou doit être confié à des spécialistes. Le post-traitement dans l’impression 3D est souvent un défi pour les utilisateurs, c’est pourquoi certaines entreprises se sont déjà spécialisées dans l’optimisation ou l’automatisation de cette étape.

Le retrait des supports d’impression est une étape de post-traitement qui peut prendre du temps

Cas d’application

En ce qui concerne les cas d’applications, les technologies SLA et DLP sont la plupart du temps utilisées dans des secteurs similaires. Les domaines de la bijouterie et du dentaire ont notamment régulièrement recours à l’impression 3D résine. Le fabricant Formlabs propose par exemple diverses résines destinées aux professionnels du médical. De nombreuses entreprises les utilisent afin de créer tous types de dispositifs médicaux, comme des guides chirurgicaux. Mais de par la grande variété de matériaux disponibles, de nombreux autres secteurs utilisent également l’impression 3D résine. Que ce soit pour du prototypage, des moules d’injection ou même de l’ingénierie, plusieurs résines adaptées existent.

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Que ce soit avec le procédé SLA ou DLP, la précision est au rendez-vous

Principaux fabricants

Aujourd’hui quelques fabricants d’imprimantes 3D se sont tournés vers la technologie SLA. Évidemment, l’un des principaux fabricants reste 3D Systems, l’entreprise fondée par Charles Hull. Mais au fil du temps, d’autres société ont émergé. C’est notamment le cas de Formlabs, qui s’est imposé comme étant un des leaders des imprimantes 3D SLA.  Et en plus de fournir des machines SLA, l’entreprise américaine propose également de nombreuses résines et matériaux, comme la Castable Wax 40 Resin destinée au secteur dentaire. Avec sa gamme d’imprimantes XFAB, le fabricant DWS propose lui aussi des machines basées sur la stéréolithographie.

Pour ce qui est des imprimantes 3D DLP, c’est EnvisionTEC, fondé en 2002, qui est considéré comme un pionnier de la technologie. Et à l’image de B9 Creator et Asiga, plusieurs entreprises se sont ensuite emparées du procédé DLP pour développer leurs imprimantes. Citons également des fabricants qui se sont appuyés sur le procédé DLP pour offrir une technologie plus rapide : Carbon 3D avec le Digital Light Synthesis (DLS) qui peut contrôler les flux d’oxygène ou encore Photocentric et le Daylight Polymer Printing (DPP). Enfin, l’entreprise française Prodways a elle aussi breveté un procédé proche du DLP, la technologie MOVINGLight.

EnvisionTEC est considéré comme le pionnier du procédé DLP en impression 3D (crédits photo : EnvisionTEC)

Prix

Dans la majorité des cas, les imprimantes DLP sont moins chères que les SLA. Mais comme pour toutes les gammes d’imprimantes 3D, il est nécessaire de distinguer les imprimantes de bureaux et industrielles.

Pour les imprimantes SLA d’entrée de gamme, la machine la plus accessible est la Form 2 de Formlabs. Avec un volume d’impression de 145 x 145 x 175 cm, la Form 2 bénéficie d’une précision de point de l’ordre de 145 microns. Disponible à partir de 2 400 dollars, la machine est commercialisée depuis 2015. Notez toutefois que le fabricant américain a depuis développé une nouvelle gamme composée de la Form 3 et de la Form 3L.

En moyenne, le prix des imprimantes 3D SLA se situent entre 3 000 $ et 4 000 $. Cependant, si vous êtes à la recherche de machines industrielles, les prix augmentent considérablement. Par exemple, les solutions industrielles SLA de 3D Systems sont commercialisées à des prix atteignant les 500 000 $. Sachez aussi que les machines dont le laser agit de haut en bas seront généralement plus chères.

Beaucoup plus accessibles, les imprimantes 3D DLP séduisent bon nombre d’amateurs de la fabrication additive. L’entreprise Anycubic commercialise plusieurs machines DLP pour des prix se rapprochant des 200 $, comme c’est le cas avec son imprimante Photon Zéro. Les machines destinées aux professionnels, notamment celles proposées par EnvisionTEC à l’intention du secteur dentaire et de la joaillerie, sont quant à elles disponibles aux alentours de 15 000 $. Mais comme toujours, selon les fabricants, les prix varient. Le fabricant Asiga propose lui aussi des imprimantes 3D DLP destinées aux professionnels, mais avec des prix avoisinant les 1 000 $.

 Comparaison des technologies SLA et DLP (les caractéristiques font référence à une imprimante 3D de bureau)

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