Comprendre la technologie d’impression 3D par dépôt de fil (FDM)

La technologie d’impression 3D par dépôt de fil a été inventée par S. Scott Crump, fondateur de la société Stratasys, en 1988. On utilise généralement aussi pour parler de cette technologie des termes Fused Deposition Modeling (FDM) et Fused Fabrication Filament (FFF).

Elle consiste à créer des pièces de façon additive par couches successives à l’aide d’une buse d’impression qui forment petit à petit l’objet physique modélisé dans un logiciel de CAO.

Le fonctionnement

Par définition, l’impression 3D FDM nécessite un fil. Ce fil, la plupart du temps en plastique, est enroulé autour d’une bobine. Lors de l’impression 3D, il passe à travers une tête d’extrusion (gaine téflon), puis entre dans une zone en métal (zone froide suivie d’une zone chaude), et ressort par la buse.

L’extrusion

Le diamètre de la buse est une caractéristique clé sur une imprimante 3D car elle définit la précision de la dépose, et varie entre 0.2 et 0.8mm. Le filament est amené de la bobine à la buse d’extrusion grâce à  l’extrudeur. L’extrudeur est attaché à un système avec trois axes, sur lesquels il se déplace : X, Y, et Z. Une fois conçu, le modèle 3D est divisé en plusieurs couches par un « slicer » (comme Simplify3d) avant que les paramètres d’impression ne soient choisis. L’imprimante 3D commence à imprimer lorsque la machine a atteint la température nécessaire, généralement autour de 200°C (392°F). Cette température est nécessaire pour faire fondre le matériau.

Les matériaux disponibles en impression 3D par dépôt de fil

Les imprimantes FDM sont compatibles avec une grande variété de polymères thermoplastiques comme le PLA (acide polylactique) et l’ABS (Acrylonitrile butadiène styrène), mais aussi les polycarbonates comme le PET, le PS, l’ASA, le PVA, le nylon, et même les filaments composites à base de métal, de bois, etc. Ces composites offrent souvent des propriétés mécaniques intéressantes, comme la conductivité, la biocompatibilité ou la résistance à la chaleur. Les matériaux d’impression 3D les plus utilisés pour le dépôt de fil restent malgré tout le PLA et l’ABS.

Les supports des pièces en impression 3D FDM

L’impression de certaines pièces nécessite un support de fabrication qui est prédéfini dans le fichier généré lors de la conception, il peut être du même matériau que la pièce ou un matériau soluble dans l’eau. L’utilisation des supports implique une main d’œuvre supplémentaire pour le post traitement des pièces imprimées, prolonge le temps d’impression et augmente le coût en matière.

L’impression 3D FDM/FFF en bref

L’impression 3D par dépôt de matière offre une grande diversité de fabrication, avec :

  • des pièces de plusieurs couleurs grâce aux machines à plusieurs têtes,
  • des pièces à surfaces fonctionnelles, résistantes, durables et répondant aux exigences demandées.

L’impression  3D FDM est donc synonyme de production de pièces à la demande, ce qui représente un vrai atout dans un grand nombre de secteurs d’activité en recherche de flexibilité et de réactivité.