Cartésien Vs. Core XY, Delta & Polaire : Comparaison des systèmes de mouvement FDM

Grâce aux imprimantes 3D, il est possible de créer d’innombrables objets à partir d’une grande variété de matériaux. Certaines technologies durcissent un matériau liquide avec une source lumineuse (SLA, DLP, LCD), ou fusent des poudres (SLS, LPBF), dans les procédés d’extrusion , le matériau sous forme de filament ou de granulés est fondu et appliqué couche après couche sur un plateau de fabrication via un extrudeur à buse. Mais comment le filament est-il exactement acheminé à l’endroit souhaité ?

Différentes approches existent. Sur les imprimantes 3D FDM, on trouve divers systèmes de mouvement. Ces systèmes déterminent la façon dont la tête d’impression ou le plateau se déplacent dans l’espace, dans toutes les directions, de manière à superposer les couches. Dans cet article, nous allons passer en revue les systèmes de mouvement les plus courants des imprimantes FDM, expliquer leur fonctionnement et leurs différences. Nous verrons aussi pourquoi certains systèmes sont particulièrement populaires et quels avantages ils offrent.

Le système de mouvement d’une imprimante 3D définit la manière dont le matériau est déposé. Il concerne les composants en mouvement pendant le processus, ainsi que leurs directions. Généralement, le matériau est déposé sur le plateau via le déplacement de l’extrudeur ou du plateau lui-même. Le système de mouvement est crucial pour la précision et la répétabilité du dépôt, la vitesse d’impression et la stabilité mécanique. En résumé, il joue un rôle déterminant dans la qualité d’impression.

Bien que tous ces systèmes remplissent la même fonction, leurs structures peuvent différer. D’un côté, il y a les variantes cartésiennes (y compris les Bedslinger) et leurs dérivés CoreXY et HBot. De l’autre, les systèmes Delta et Polaire. Les bras robotiques, comme les SCARA, sont aussi emploés dans certaines situations. Dans cet article, nous nous concentrerons sur les versions les plus populaires: systèmes cartésien, CoreXY, Delta et Polaire.

Les trois axes selon un système de coordonnées. (Crédits photo : Creality)

Comment fonctionnent les différents systèmes de mouvement ?

Vous connaissez probablement certains modèles de marques comme Prusa, Creality ou Ultimaker. Ces fabricants sont des pionniers de l’impression FDM grand public. Leurs imprimantes utilisent souvent une structure cartésienne : les axes sont alignés selon le repère Cartesian et actionnés indépendamment par leur propre moteur. Le moteur X agit, puis celui du Y, et ainsi de suite. Dans un système « Bedslinger », le plateau se déplace sur l’axe Y tandis que la tête se déplace en X et Z. C’est le cas, par exemple, de la Prusa i3 MK4, aussi appelée « style i3 ». Creality intègre ce même système dans sa gamme Ender 3.

Dans d’autres modèles, seul le plateau se déplace verticalement (axe Z), tandis que la tête se déplace en X et Y. Ultimaker utilise cette configuration : la structure a alors une forme de boîte, d’où le nom « style Ultimaker » ou « box style ».

À ne pas confondre avec le système CoreXY. Dans une imprimante CoreXY, la tête se déplace en X et Y, tandis que le plateau n’intervient qu’en Z. Les moteurs X et Y agissent de concert : ils tirent sur des courroies coordonnées pour positionner précisément la tête. Ce design, typique des imprimantes Voron ou de la Bambu Lab X1, offre une meilleure stabilité mécanique et des vitesses supérieures à celles des systèmes cartésiens.

Les imprimantes CoreXY utilisent deux longues courroies dentées montées sur la tête d’impression. (Crédits photo : Pinterest)

En revanche, les imprimantes Delta sont immédiatement reconnaissables. Contrairement aux systèmes cartésiens ou CoreXY, leur plateau est fixe et circulaire. Le moteur déplace donc moins de masse, avec une tête supportée par trois axes Z. La variation des hauteurs de ces axes provoque un déplacement en X/Y. Ce design est particulièrement adapté pour produire des objets cylindriques ou de grande hauteur.

Enfin, les systèmes Polaire utilisent une plaque tournante associée à un bras radial qui positionne la tête d’impression, guidée par un angle et un rayon. Le Z reste pris en charge verticalement tandis que les coordonnées polaires déterminent les mouvements.

Chaque système a ses avantages et limites. Bien choisir la mécanique implique de comprendre vos objectifs d’impression.

Comparatif entre système cartésien et système delta. (Crédits photo : 3Dsourced)

Détail des systèmes : origine, popularité, expérience utilisateur et prix

Le paysage des systèmes FDM a beaucoup évolué ces dix dernières années, porté par l’innovation, les attentes des utilisateurs, et la quête constante de meilleures vitesses, qualité et fiabilité. Chaque système présente ses atouts et ses faiblesses en termes d’usage, performance et coût. L’architecture influence non seulement la qualité d’impression, mais aussi le prix et la complexité de la machine. Voyons donc comment chaque système a évolué, son usage actuel et ce qu’il offre comme expérience et budget.

Bedslinger

Développement et popularité

Les imprimantes cartésiennes style Bedslinger furent les pionnières du monde amateur. Simples et peu coûteuses, elles convenaient aux passionnés et aux écoles. Des machines comme la Prusa Mendel ou la Creality Ender 3 ont popularisé la 3D accessible. Grâce à leur prix, modularité et communauté active, elles restent les plus répandues.

Leur coût est le plus bas du marché : dès 175 $, jusqu’à 500‑1000 $ pour des modèles plus avancés.

Parmi les populaires : Prusa i3 MK4S, gamme Creality Ender 3, Bambu Lab A1 Mini. (Crédits photo : Bambu Lab)

Expérience utilisateur

Faciles à utiliser, entretenir et personnaliser, elles offrent un accès simple aux composants. La qualité d’impression est satisfaisante, même à haute vitesse, bien que les imperfections du plateau puissent influencer les résultats. Ce sont des machines fiables, prévisibles, avec un large support communautaire

Imprimantes cartésiennes “box-style”

Développement et popularité

Quand le FDM s’est professionnalisé, les imprimantes cartésiennes fermées « box-style » ont apporté fiabilité et stabilité thermique. Avec leur plateau fixe et structure close, elles conviennent aux matériaux techniques et usages exigeants. On les retrouve dans des univers professionnels, prosumer ou éducatifs où stabilité, sécurité et cohérence comptent.

Leur tarif commence généralement entre 600 et 1500 $, et les modèles professionnelles plus avancés dépassent 2500 $ jusqu’à 6000 $ ou plus selon les fonctionnalités.

UltiMaker utilise ce modèle box pour ses imprimantes, notamment la série S (ex. S8). Creality le décline avec la Ender 5. (Crédits photo : Elliot Saldukaite, 3Dnatives)

Expérience utilisateur

Ces imprimantes offrent une excellente qualité et stabilité thermique (en ABS, PC etc.). Faciles à utiliser, elles offrent généralement moins d’accès direct aux composants, rendant la maintenance plus technique.

CoreXY / H-Bot

Développement et popularité

Le CoreXY s’est imposé avec la demande croissante de vitesse et de précision. Avec des moteurs fixe et des masses mobiles réduites, ce système de mouvement permet des accélérations et une finition de surface supérieures. Adopté par les initiatives open-source comme Voron, il s’est aussi démocratisé via des imprimantes comme la Bambu Lab X1. C’est aujourd’hui la configuration préférée des utilisateurs à la recherche de performance accessible.

Les kits à assembler coûtent entre 500 et 1600 $, tandis que les machines prêtes à l’emploi démarrent autour de 750 $ et peuvent atteindre 1500 $ et plus.

Les imprimantes 3D Core XY (à gauche) et H-Bot (à droite) gagnent en popularité grâce à leur format compact et leur capacité à travailler avec précision à haute vitesse. (Crédits photo : Elliot Saldukaite, 3Dnatives)

Expérience utilisateur

Performant, mais exigeant au montage (réglage des courroies, alignement, rigidité du cadre). Une fois bien configuré, le CoreXY offre des performances d’impression fluides, rapides et précises. L’entretien est réduit comparé à d’autres systèmes de mouvementaprès un montage correct. Les modèles commerciaux (Bambu X1) sont optimisés pour l’utilisateur final avec une expérience proche du plug-and-play.

Delta

Développement et popularité

Avec leurs trois colonnes, ces imprimantes promettaient fluidité et esthétisme. Elles sont théoriquement rapides et légères. Mais leur calibration complexe et la perte de précision en bordure ont freiné leur adoption. On les trouve principalement chez les passionnés ou utilisateurs en quête de gros volumes à prix abordable.

Les modèles standard coûtent entre 300 et 800 $, les versions plus avancées jusqu’à 10 000 $.

Peu de modèles populaires aujourd’hui, mais Anycubic et FLSun ont commercialisé des Delta ; des options comme Prusa Pro HT90 ou des modèles WASP sont également disponibles. (Image : FLSUN)

Expérience utilisateur

La calibration est plus délicate : tous les bras et courroies doivent être parfaitement alignés. Bien que visuellement attractives et rapides, elles sont sensibles aux erreurs et demandent une meilleure capacité de calcul au niveau de la carte mère.

Polaire

Développement et popularité

Les systèmes Polaires utilisent un plateau tournant et un bras radial et contrôlent le mouvement selon des coordonnées polaires au lieu du mouvement linéaire X/Y du système cartésien. Bien que compacts, ils ont souffert d’un manque de compatibilité logicielle et de fiabilité. Aujourd’hui, les imprimantes Polaires sont quasiment absentes du marché, réservées à des projets éducatifs ou expérimentaux.

Les machines comme Polar3D se vendaient entre 400 et 700 $. Aujourd’hui, elles ne sont plus commercialisées, même si des projets DIY comme Joshua Birds « core‑ro » permettent leur réalisation (environ 300 $). (Crédits photo : Polar3D)

Expérience utilisateur

Cette mécanique atypique est plus difficile à utiliser et dispose d’une moins bonne compatibilité au niveau du slicer. Ces imprimantes sont davantage des objets expérimentaux que des machines commerciales fiables.

En conclusion, chaque système de mouvement FDM présente ses points forts et faiblesses. Le choix dépend essentiellement de l’usage visé : les systèmes bedslinger restent les plus simples et économiques ; les cartésiens “box style” offrent robustesse et constance ; CoreXY privilégie la puissance et la vitesse mais demande une configuration fine ; les imprimantes Delta séduisent par leur look et leur volume, mais sont complexes ; quant aux modèles polaires, ils sont innovants mais plus adaptés à l’expérimentation ou à l’enseignement.

Pour résumer cette comparaison, nous avons créé le tableau ci‑dessous, qui offre une vision rapide des différents systèmes de mouvement :

Crédits photo : 3Dnatives

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