La stéréolithographie (SLA) est un procédé d’impression 3D qui utilise un laser pour durcir la résine photopolymère couche par couche. La fabrication additive pour le secteur dentaire utilise souvent ce procédé plus adapté à la production de petites pièces lisses avec des détails fins d’une haute précision.
Cet article décrit le processus d’impression SLA, présente les limites et les avantages de la conception des composants à imprimer avec la stéréolithographie.

Procédé de fabrication additive SLA

Une imprimante 3D SLA classique contiendra un laser ultraviolet permettant de durcir une couche spécifique d’un composant à partir d’un réservoir de résine photosensible. Le fond du réservoir est transparent et le laser UV est contrôlé avec précision pour tracer un contour 2D de l’objet imprimé. Le laser durcit la résine en formant une couche solide.

Une tranche très fine de l’objet est créée à chaque passage du rayon laser. Cette fine couche est collée à la couche qui la précède (ou à la plaque de construction) et au fond du réservoir. La couche nouvellement imprimée est ensuite séparée du fond de la cuve (selon la machine, cela peut impliquer l’épluchage, le glissement ou l’agitation de la cuve), la plaque de construction s’éloigne alors d’une épaisseur de couche et le processus est répété jusqu’à ce que la pièce soit terminée.

Pour qu’une impression SLA soit réussie, il est essentiel de réduire les forces sur les couches nouvellement imprimées pendant l’étape de séparation. L’étape de séparation crée des zones de contraintes élevées le long d’un bord mince potentiellement rasoir qui peut conduire à un taux élevé de défaillance et de déformation de la pièce (la pièce peut adhérer au fond du réservoir plutôt qu’à la plaque de construction).

impression 3d via stéréolithographie

Conception pour l’impression SLA

Caractéristiques d’impression

Le niveau de détail qu’une imprimante SLA peut produire dépend de la taille du spot laser et des propriétés de la résine.

Résolution du procédé stéréolithographie

Le SLA est capable d’atteindre des résolutions beaucoup plus élevées que le FDM parce qu’il utilise un laser pour solidifier le matériau. La haute résolution d’impression SLA dans la direction XY (ou résolution horizontale) dépend de la taille du spot laser et peut varier de 30 à 140 microns. Il ne s’agit pas d’un paramètre d’impression réglable. La taille minimale de l’élément ne peut être inférieure à la taille du point laser.

La résolution dans la direction Z (ou résolution verticale) varie de 25 à 200 microns. Le choix de la résolution verticale est un compromis entre vitesse et qualité. Pour une pièce qui a peu de courbes ou de détails fins, il y aura peu de différence visuelle entre une impression à 25 microns et une impression à 100 microns. Par comparaison, une imprimante 3D FDM de bureau imprime généralement des couches de 150 à 400 microns sur l’axe Z.

Post-traitement en impression 3D via la stéréolithographie

Il existe toute une gamme de finitions de surface qui peuvent être réalisées sur les pièces imprimées par la technologie sla. L’état de surface souhaité dépend souvent du coût et de l’application. Pour un guide détaillé sur les finitions de surface SLA les plus courantes, reportez-vous à cet article.

Les limites du procédé stéréolithographie

Volume d’impression

Les imprimantes SLA ont généralement un volume de construction beaucoup plus petit que la plupart des imprimantes FDM, à l’exception des machines commerciales. L’imprimante 3d professionnelle Formlabs Form 2 (une imprimante SLA de bureau commune) a un volume de construction de 145mm × 145mm × 175mm tandis que l’Ultimaker 2+ (une imprimante de bureau FDM commune) offre 223mm × 223mm × 205mm × 205mm. Lorsque les géométries d’impression SLA dépassent la capacité de l’imprimante, elles peuvent être imprimées en plus petites sections et ensuite assemblées. La meilleure méthode pour coller les composants imprimés SLA ensemble est une époxy de 5 à 30 minutes.

Coût par rapport au procédé FDM de fabrication additive

Le coût en volume de la résine SLA par rapport au filament utilisé pour l’impression FDM est plus élevé. De ce fait, les impressions SLA sont généralement plus chères, mais la capacité de SLA à imprimer des détails complexes signifie qu’il s’agit d’une option compétitive par rapport à de nombreuses technologies d’impression 3D plus industrielles. Un litre de résine SLA standard coûte généralement environ 150 $USD, tandis qu’un rouleau de 1 kg de filament ABS pour FDM coûte environ 25 $US.

Propriétés des matériaux

Les pièces SLA ne sont généralement pas adaptées à la fabrication de pièces fonctionnelles soumises à des charges (cf. prototypage rapide). La nature des résines stéréolithographie signifie que les pièces sont fragiles, moins stables que d’autres matériaux imprimés en 3D sur de longues périodes de temps et qu’elles subissent un certain fluage. La plupart des pièces imprimées en SLA nécessitent un durcissement dans une chambre UV après impression. Le post-traitement permet aux pièces d’atteindre la plus grande résistance possible et de devenir plus stables.

Conclusion

Chaque procédés d’impression 3D est basée sur différents types de matériaux : le dépôt de matière fondue emploie sur l’utilisation de filaments, la stéréolithographie utilise des résines liquides (photopolymères). Enfin le frittage laser nécessite des poudres thermoplastiques, comme la poudre d’alumide, matériau pour la fabrication additive.