Bien choisir sa technologie de fabrication additive

Fabrication additive

Publié le : 03/09/2020 par Jean-Christophe Bornéat

Les technologies de fabrication additive sont nombreuses et leur choix dépend de critères technico-économiques. Voici les critères auxquels permettent de répondre les trois principales technologies de fabrication additive.

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Les critères de choix d’une technologie

Le choix d’une technologie de fabrication additive dépend totalement des exigences définies au cahier des charges et du matériau désiré.

Schéma des procédés de fabrication de matériaux polymères

1. Coûts faibles et variétés de matériaux élevés

Le procédé de fabrication additive par extrusion de matière, aussi appelé FDM, est le plus connu du grand public. La liste des matériaux disponibles est très grande, ce qui laisse beaucoup de possibilités.

Le coût du FDM peut varier fortement en fonction des matériaux et des machines choisies, mais cette technologie reste la plus abordable pour les applications de prototypage. La faible productivité est le point faible du FDM.

2. Aspect esthétique et précision

Si on désire avant tout disposer de pièces esthétiques, avec de beaux états de surface lisses, il est préférable de se tourner vers une technologie utilisant des résines photosensibles. Les procédés par extrusion de matière seront le plus souvent à écarter.

En revanche, ces résines photosensibles ont un coût très élevé et le choix des matériaux est limité, ce qui est tout l’inverse du FDM.

3. Productivité et liberté de design

Le frittage de poudres, typiquement le SLS, est l’un des procédés qui permettent d’atteindre la plus grande productivité actuellement ((jusqu’à un maximum d’environ 7 L par heure)

De plus, comme il n’est pas nécessaire d’utiliser des supports de fabrication, ce procédé permet de très grandes libertés au niveau des design.

Il existe encore peu de matériaux disponibles en SLS : principalement des polyamides (PA11 et PA12) et quelques matériaux flexibles.

Graphique présentant les caractéristiques des procédés de fabrication additive

Quels matériaux choisir pour la fabrication additive ?

En fabrication additive, le choix des matériaux dépend des possibilités offertes par les différentes technologies. Ainsi, les matériaux thermodurcissables ne sont disponibles qu’en photopolymérisation, car ils sont synthétisés à partir de précurseurs liquides.

L’extrusion de matière permet de fabriquer des pièces à partir d’une grande variété de thermoplastiques, même les plus techniques comme le PEEK ou le PEI.

En revanche, le choix des poudres pour le frittage est beaucoup plus limité, le matériau le plus utilisé étant le polyamide.

Enfin, si tous les procédés admettent la présence de charges de renfort dans les matériaux, l’extrusion de matière a également une plus grande souplesse à ce niveau.

Les matériaux disponibles en fabrication additive polymère (liste non exhaustive)

Quelles sont les propriétés des pièces obtenues en fabrication additive ?

Les propriétés des pièces sont extrêmement variables, selon les procédés, les matériaux et le design.

Voici quelques caractéristiques mécaniques typiques :

• Les propriétés des pièces obtenues en fabrication additive sont généralement moins bonnes suivant l’axe Z, à cause du caractère anisotrope et de la porosité. C’est moins le cas en stéréolithographie.
• Les machines utilisant une fibre de carbone continue permettent d’obtenir des propriétés mécaniques bien supérieures.

Exemple : dans le sens de la fibre, le module de Young d’un polyaramide renforcé par de la fibre de carbone continue est 20 fois supérieur à celui d’un polyamide.

Chaque technique de fabrication additive possède ses avantages. Le FDM propose un grand choix de matériaux, le SLS une productivité plus élevée et la photopolymérisation permet d’obtenir des pièces d’un aspect esthétique supérieur.

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