Après avoir abordé dernièrement la technique du dépôt de matière en fusion (FDM) nous allons parler aujourd’hui du procédé de stéréolithographie.
Le procédé de stéréolithographie (SLA), étymologiquement « écriture en relief », est la première technologie de fabrication additive à avoir été brevetée. Inventée au début des années 1980 par Charles Hull, co-fondateur de 3D Systems, cette technologie est le moyen de prototypage rapide et d’impression 3D le plus connu et un des plus utilisés dans le monde professionnel.
Cette technologie permet de créer un objet couche par couche toujours à partir d’un fichier numérique 3D, comme le procédé de frittage sélectif par laser (SLS), mais à l’aide d’un laser à rayon ultra-violet (UV) qui vient solidifier de la résine liquide. C’est le principe de la photo-polymérisation.
Une pièce réalisée avec ce procédé se fabrique de la manière suivante : de la résine liquide est placée dans une cuve. Un laser à rayon UV va ensuite venir balayer la surface aux endroits définis par le fichier informatique. La résine liquide durcit au contact du laser. Une fois la couche initiale durcie, une raclette passe pour éliminer le surplus de résine se trouvant sur la plateforme. Cette dernière s’abaisse ensuite, laissant place à une nouvelle couche de résine liquide. Ce processus se répète encore et encore jusqu'à ce que l'objet entier soit créé. Une fois terminée, la pièce est sortie de la cuve et est par la suite rincée avec un solvant liquide afin d’enlever l’excès de résine et les éventuels supports (à la main).
Contrairement aux autres procédés, une dernière étape de cuisson au four ou chambre UV est souvent nécessaire afin de bien finaliser la polymérisation et durcir davantage l’objet afin d'augmenter sa résistance.
L’avantage de cette technique est qu’elle permet de fabriquer des pièces complexes, aux détails extrêmement fins en un rien de temps. De quelques minutes pour des pièces se mesurant en millimètres, à quelques jours pour des pièces pouvant mesurer jusqu’à 2 mètres.
La qualité d'une pièce dépend avant tout de la qualité de l'imprimante SLA utilisée pour l'imprimer. On retrouve aujourd’hui des dizaines d’imprimantes SLA disponibles sur le marché, à des prix très variables : de 500 € pour des imprimantes d’entrée de gamme, surtout destinées aux particuliers souhaitant s'initier, à 1 000 000 € pour celles de grandes précisions et grands volumes utilisées par des professionnels exigeants. Rares sont les particuliers utilisant ce type de procédé du fait du coût assez élevé des consommables.
Néanmoins, les pièces fabriquées à l'aide de ce procédé ne sont pas aussi résistantes que celles réalisées en SLS ou FDM et leur coût reste plus élevé. Parmi les inconvénients, on retrouve aussi les vapeurs toxiques dégagées durant l’impression, nécessitant souvent une hotte aspirante pour l’aération. Par ailleurs, les pièces sont susceptibles de se dégrader (craquelures) ou de changer de couleur si elles sont exposées aux rayons UV et à l’humidité.
Voici deux photos avec des objets souvent utilisés lors de nos présentations :
> Sur la première photo, nous avons volontairement laissé le support sur les deux premières statuettes afin de bien visualiser le rendu après impression et voir le rendu final sur les deux dernières.
> Sur la deuxième photo, la pièce, très petite (<1 cm), n'a reçu aucun post-traitement et le lapin a été pris en photo de près afin de voir la précision, notamment sous l'oreille.
Avec un vaste choix de matières et de couleurs (rigides, durable, transparent et haute température) toutefois plus limité que d’autres techniques, il est possible de faire varier diverses caractéristiques : résolution, couleur et clarté, rigidité et toucher, de même que durabilité, résistance aux chocs, tolérance à la température et résistance à l'eau.
On utilise notamment cette technique pour des prototypes, dans le secteur dentaire, des modèles de présentation, des moules d’injection ou de fonderies et des pièces d’art très détaillées. Pour des pièces immédiatement fonctionnelles on préférera les réaliser en SLS dû à son coût moins important, ou encore le Multi-Jet Fusion (MJF).
De nombreux domaines de l’industrie – de la médecine à la fabrication – utilisent la stéréolithographie grâce à sa rapidité et sa précision. En effet, dans le domaine médical, cette technique d'impression 3D permettra bientôt de proposer de meilleures conditions de traitement des patients, une amélioration des délais, une réduction des coûts et toujours plus de précision et de fiabilité. Enfin, les empreintes (maître moule) des moules silicone pour la coulée sous vide sont majoritairement réalisés sous la technique SLA.
Certaines variantes à cette technique existent, comme le DLP (Digital Light Processing), nous y reviendrons dans un prochain article.
Avec un aspect de surface relativement lisse et sa grande précision, la technique SLA fait partie des plus qualitatives techniques de fabrication additive existantes.
