Bien qu'elle ait été l'une des premières technologies d'impression 3D, le SLS reste l'une des meilleures solutions pour fabriquer de nombreuses pièces de prototypage et de production en petites séries. Examinons brièvement ses avantages et ses inconvénients afin de déterminer si elle correspond à vos besoins.
Mais il est tout d'abord nécessaire de comprendre le procédé, car cela permet d'expliquer pourquoi elle peut s'avérer idéale pour réaliser des pièces de certains projets et prototypes, alors que pour d'autres, il est préférable de recourir à une autre technologie.
Le procédé SLS
L'imprimante SLS commence par réaliser un frittage de chaque couche de la géométrie de la pièce dans un lit chauffé de poudre à base de nylon, à l'aide d'un laser. Après la fusion de chaque couche, un rouleau parcourt le lit pour distribuer la couche de poudre suivante. Le processus se répète couche après couche, jusqu'à ce que la fabrication soit complète.
Les avantages du SLS
Le SLS est fiable et précise, permet de réaliser des pièces techniques et constitue l'un des moyens les plus rapides de produire des prototypes et des lots de pièces en petit volume. Elle présente certains avantages manifestes par rapport à d'autres procédés :
Aucune structure de support
Contrairement à d'autres procédés d'impression 3D, la pièce n'a pas besoin de structures de support puisque les espaces vides sont remplis de poudre libre non utilisée, ce qui la rend autoportante.
Cela vous donne la liberté de concevoir des espaces creux, des éléments en saillie et des éléments très fins. Ainsi, vous pouvez concevoir des pièces comportant des composants internes complexes ou des canaux sans vous soucier des structures de support. C'est le choix idéal si vous voulez obtenir une conception complexe et vous n'avez pas besoin de produire plusieurs pièces pour y parvenir.
Productivité élevée
Cette technologie d'impression 3D est la plus rapide, car les lasers ont une vitesse de balayage élevée et les poudres utilisées ne nécessitent qu'une courte exposition pour la fusion. En outre, il est possible d'agencer plusieurs pièces dans la chambre de l'imprimante avec un dégagement minimal pour maximiser l'espace de fabrication disponible, ce qui vous permet de produire plus de pièces plus rapidement.
Excellentes propriétés mécaniques
Le procédé SLS garantit une très forte adhésion entre les couches, ce qui confère aux pièces de bonnes propriétés isotropiques. Cela signifie que leur résistance à la traction, leur dureté et leur allongement à la rupture sont presque égaux sur les axes x, y et z.
Grâce à ces propriétés, les pièces imprimées constituent souvent une solution de rechange intéressante aux pièces moulées par injection, que ce soit pour le prototypage ou pour la production en petites séries. De plus, compte tenu des matières utilisées, généralement du nylon, les pièces offrent une bonne résistance aux produits chimiques.
Idéal pour la teinture et la coloration
En général, les pièces produites par SLS présentent une surface poreuse, ce qui peut constituer un avantage ou un inconvénient en fonction de votre application. En revanche, cela signifie qu'elles conviennent parfaitement à la teinture ou à la coloration.
Réduction du temps de développement de produit
Comme toutes les technologies d'impression 3D, le frittage laser sélectif permet aux ingénieurs de prototyper des pièces de manière rentable dès le début du cycle de conception, car il ne nécessite pas d'outillage et ne requiert qu'une configuration minimale.
Pour les productions en petites séries, vous pouvez même décider d'utiliser la même machine pour produire vos pièces finales. Ce qui signifie que vous pouvez tester et modifier rapidement des prototypes en quelques jours et passer rapidement à la production.
Inconvénients de l'impression SLS
Comme n'importe quelle technologie de production, le SLS présente des inconvénients, et il est parfois préférable d'envisager d'autres solutions, qu'il s'agisse d'un autre procédé d'impression 3D, de l'usinage CNC ou du moulage par injection.
Vous vous rendrez probablement compte que certains des inconvénients ne sont pas rédhibitoires si vous approfondissez la question et que d'autres peuvent être surmontés par le post-traitement.
Choix de matières plus réduit
Comme n'importe quelle technologie de production, le SLS présente des inconvénients, et il est parfois préférable d'envisager d'autres solutions, qu'il s'agisse d'un autre procédé d'impression 3D, de l'usinage CNC ou du moulage par injection.
Vous vous rendrez probablement compte que certains des inconvénients ne sont pas rédhibitoires si vous approfondissez la question et que d'autres peuvent être surmontés par le post-traitement.
Choix de matières plus réduit
Les matières compatibles avec le SLS sont peu nombreuses. Protolabs, par exemple, propose le PA11 le PA12, le polypropylène et le TPU. Nous constatons que la plupart des projets utilisent des matières à base de nylon, ou de polyamides, qui sont d'excellentes matières plastiques techniques qui conviennent à un large éventail d'applications.
Le nylon est également disponible gratuitement et relativement rentable.
Rugosité de la surface et porosité
Cette même porosité qui rend les pièces imprimées par SLS si aptes à la coloration, se traduit également par une surface relativement rugueuse, une faible étanchéité et une faible résistance à l'impact, ou une plus grande fragilité.
Si ces facteurs sont déterminants, il convient de noter qu'ils peuvent être surmontés grâce à une technique de post-traitement appelée Vapour Smoothing. Comme son nom l'indique, ce procédé permet d'obtenir une surface lisse et étanche, et il améliore même les propriétés mécaniques telles que la résistance aux chocs et l'allongement à la rupture.
Taux de retrait élevé
La poudre d'impression étant soumise à des températures élevées pour être frittée, elle se rétracte en se refroidissant, ce qui peut produire une pièce aux dimensions moins précises que celles obtenues avec d'autres technologies de fabrication additive. Selon la conception, le taux de retrait peut atteindre 3 à 4 %.
Il faudra donc en tenir compte lors de la conception et ajuster le volume de la pièce en conséquence. La tension causée par cette contraction peut également gauchir ou déformer les arêtes et les angles coupants.
Pour éviter ces problèmes, consultez notre blog « 7 erreurs à éviter lors de la conception de pièces imprimées en 3D ».
Davantage de déchets que pour les autres types de fabrication additive
L'un des principaux avantages de la fabrication additive réside dans la faible quantité de déchets produits. Malheureusement, ce n'est pas le cas de la SLS. En effet, la poudre dans la chambre est préchauffée pour être frittée avec une exposition minimale au laser, ce qui peut entraîner la fusion partielle des particules dans le lit de poudre libre et compromettre sa qualité pour une réutilisation ultérieure. En pratique, si une partie de la poudre inutilisée peut être recyclée, l'autre partie ne le sera pas.
Applications typiques des pièces imprimées par SLS
Le frittage laser sélectif (SLS) est un procédé d'impression 3D industriel idéal pour le prototypage rapide et la fabrication de pièces de production fonctionnelles. Nous proposons un certain nombre de matières à base de nylon et un polyuréthane thermoplastique.
Si vous avez besoin de pièces très durables, qui résistent à la chaleur et aux produits chimiques et sont flexibles avec une bonne stabilité dimensionnelle, c'est un excellent choix. C'est également une option intéressante lorsque vous avez besoin d'une solution rentable pour des volumes plus importants de pièces imprimées en 3D.
Un certain nombre de secteurs utilisent des pièces produites par SLS, dont les applications typiques incluent des dispositifs de serrage et des fixations, des boîtiers et des encliquetages, et des charnières intégrées.
En fonction de vos besoins spécifiques, cette solution pourrait s'avérer être le choix idéal pour votre prochain projet. Protolabs propose cinq procédés de fabrication additive, ainsi que le moulage par injection et l'usinage CNC. Nous pouvons donc vous conseiller sur la technologie qui répondra le mieux à vos besoins spécifiques.
