La stéréolithographie est une technologie de fabrication additive permettant de développer des prototypes et autres éléments en 3D puisqu’elle est considérée comme le procédé à l’origine de l’impression 3D. Plus communément connu sous l’appellation SLA (Stereolithograph apparatus) en anglais, son fonctionnement repose sur la photopolymérisation dans un but de créer des réalisations en 3D, suivant un modèle prédéfini. Grâce à une résine sensible aux rayons ultra-violets qui sera solidifiée au passage d’un laser couche après couche, vous pourrez obtenir une surface d’impression d’une haute qualité, comparée aux procédés d’impression existants.
Origines et fonctionnement
La première impression brevetée pouvant imprimer en 3D fut créée par Charles Hull en 1984. L'entreprise 3D Systems a par la suite développé le premier équipement commercial qui sera sur le marché en 1988. Technologie à l'origine de l'impression 3D, la stéréolithographie a d'abord été brevetée par un trio de chercheurs français qui travaillaient pour le compte du groupe Alcatel. Lorsque l'inventeur américain Hull a breveté son modèle, ce brevet est tombé dans l'oubli.
Parmi les caractéristiques de l’imprimante 3D SLA les plus révolutionnaires, on peut citer les matériaux d’impression liquide qu’elle utilise, mais aussi par la présence d’un capot de protection anti-UV dans l’équipement. Grâce à sa technologie innovante, elle permet d’imprimer un volume de production restreint, mais permet cependant de réaliser des pièces 3D faisant plus de 2 mètres de long, avec une réelle précision. Si vous souhaitez en savoir davantage sur la stéréolithographie, voici plus d’infos.
En général, le fonctionnement d’une imprimante 3D est la même, quel que soit le procédé utilisé. La stéréolithographie nécessite donc un fichier numérique indiquant le modèle à copier. Il peut être créé avec un logiciel CAO de base ou spécifique selon le cas. Le fichier, sous format STL, sera envoyé à l’imprimante où un second logiciel, connu sous le nom de Slicer, découpe le modèle en fines couches d’impression avec une épaisseur fixe. Lorsque le fichier est découpé, les instructions nécessaires au prototypage 3D seront transmises à l’équipement.
Les différents composants de la machine Stéréolithographie sont :
- Le bac à résine
- La plateforme mobile, aussi appelée axe Z
- Le système de raclage, appelé axe X
- Le laser à rayons UV
- L’optique de focalisation
- Le miroir galvanométrique, constitué par l’axe X et Z
Le principe de fonctionnement de l’imprimante est assez complexe ; le laser balaie la résine liquide en fonction du modèle 3D numérique transmis à l’appareil. Lorsque cette première couche est solidifiée, la plateforme descend d’un niveau (à l’épaisseur du modèle à imprimer) pour entamer une nouvelle couche à solidifier. L’opération se répète ainsi jusqu’à l’obtention du volume d’impression recherché. Une fois l’impression terminée, un nettoyage au solvant est effectué pour enlever l’excédent de résine. Un post-traitement au four UV est également entamé pour garantir la résistance du matériau à la suite de la photopolymérisation. C’est d’ailleurs pourquoi les prototypes créés avec la SLA sont bien meilleurs que ceux fabriqués avec un procédé SLS (Frittage sélectif par laser) ou FDM (dépôt de matière fondue).
Les avantages de la stéréolithographie
Grâce à son efficacité, son résultat précis et son procédé d’impression offrant des réalisations résistantes, la SLA permet un prototypage 3D rapide de nombreux projets. Outre sa rapidité et son efficacité, cette technologie offre également divers avantages :
- Une haute précision et une finesse dans les détails
Grâce à la faible épaisseur des couches appliquées par ce procédé (entre 0,05 jusqu’à 0,10 mm seulement) ainsi qu’à l’agilité de son laser, il permet notamment de réaliser des impressions 3D dont la finition est réaliste, même lorsqu’il s’agit de formes géométriques sophistiquées.
- Des pièces de qualité
En dépit de l’usage de la résine, la stéréolithographie permet d’obtenir des pièces ayant de bonnes qualités fonctionnelles.
- Une finition lisse et un large choix de résines
- Des réalisations de toutes les tailles
La stéréolithographie permet également un prototypage 3D de différentes tailles, du plus petit au plus grand, cela en respectant à la perfection la précision et la finesse des détails. La SLA permet d’imprimer des prototypes allant jusqu’à 2 mètres d’épaisseur et de longueur.
- Délai de réalisation court et prix abordable
L’impression 3D par stéréolithographie permet également d’obtenir des prototypes sous 2 jours environ puisqu’une fois le fichier numérique disponible, il suffit de lancer l’impression qui se fait automatiquement. Par ailleurs, son prix reste abordable dans la mesure où l’impression ne nécessite pas de conception de moule.
Les limites de la stéréolithographie et ses principales utilisations
En dépit des nombreux avantages proposés par la technologie SLA, il est cependant important de noter qu’elle possède certaines limites dont il faut prendre conscience si vous souhaitez acquérir une impression 3D par Stéréolithographie.
Tout d’abord, la fragilité des pièces obtenues est à noter. Étant donné que le procédé utilise des résines, les modèles sont donc plus fragiles que les pièces définitives, mais c’est également le cas pour tous les prototypes 3D. Par ailleurs, la haute qualité de la finition permet d’avoir des prototypes fonctionnels, mais ils ne peuvent être utilisables lorsqu’il s’agit de tests sur des composants mécaniques.
Par ailleurs, les imprimantes 3D SLA sont souvent onéreuses et nécessitent un important investissement. C’est d’ailleurs pourquoi son acquisition est généralement réalisée par des agences spécialisées que par des entreprises.
Pour finir, la stéréolithographie ne peut produire qu’une pièce unitaire, d’ailleurs son usage est également destiné à produire 3 prototypes seulement. Elle n’est donc pas appropriée pour une production de masse.
Décrit comme la technologie permettant de créer des objets 3D grâce à la solidification de la résine, la SLA est devenue très utilisée dans le domaine de l’industriel, de l’ingénierie ainsi que le design produit (marketing par exemple). Les imprimantes 3D sont donc adaptées à la conception de prototypes et de modèles pour les tests visuels ou les tests d’ergonomie.
Ce procédé est aussi largement utilisé pour créer de l’outillage rapide dans le domaine industriel. Il peut par ailleurs servir en joaillerie grâce à la résine calcinables ou en médecine lorsqu’il est question de matériaux bio-compatibles.
