La modélisation par dépôt en fusion (FDM) est devenue l'une des principales méthodes d'impression 3D pour le prototypage et la fabrication de faibles volumes.
Sélection des matériaux
La première étape du processus FDM consiste à sélectionner le matériau thermoplastique approprié. Les choix les plus courants sont l'ABS, le PLA, le PETG et les polymères haute performance tels que le nylon et le polycarbonate. Ces matériaux sont disponibles dans une gamme de couleurs et de propriétés, ce qui permet de les personnaliser en fonction des exigences de la pièce.
Impression de la pièce
L'imprimante 3D chauffe le filament sélectionné jusqu'à son point de fusion et l'extrude à travers la buse sur la plate-forme de construction. Chaque couche de matériau se lie à la précédente, formant ainsi la pièce. Ce processus se poursuit jusqu'à ce que la pièce soit complète.
Refroidissement et solidification
Une fois la pièce imprimée, elle refroidit et se solidifie, prenant ainsi sa forme définitive. En fonction de la complexité de la conception, des structures de soutien supplémentaires peuvent être ajoutées pour assurer la stabilité pendant l'impression et sont retirées par la suite.
Post-traitement
Une fois la pièce imprimée, un post-traitement peut s'avérer nécessaire pour éliminer les structures de soutien et améliorer la finition de la surface. Il peut s'agir de ponçage, de peinture ou d'application de revêtements pour améliorer l'aspect et la fonctionnalité de la pièce.
Quels sont les défis à relever dans le domaine du FDM ?
La FDM offre de nombreux avantages, mais elle s'accompagne d'une série de défis qui peuvent affecter la qualité et la vitesse de la production.
Propriétés limitées des matériaux
Bien que le procédé FDM prenne en charge une grande variété de matériaux, ceux-ci ne conviennent pas forcément à toutes les applications. Les thermoplastiques, bien que solides et durables, peuvent ne pas répondre aux exigences strictes des industries telles que l'aérospatiale, qui nécessitent une résistance aux températures élevées ou une solidité extrême.
Problèmes d'adhérence des couches
L'un des défis courants de la technologie FDM est de garantir une forte adhérence entre les couches. Si les couches n'adhèrent pas correctement, la pièce peut être sujette à une délamination ou à une défaillance sous contrainte. Ce problème est particulièrement fréquent dans les géométries complexes ou lors de l'utilisation de certains matériaux. L'ajustement des paramètres d'impression, tels que la température de la buse et la vitesse d'impression, peut contribuer à atténuer ces problèmes.
Finition de la surface
Bien que les pièces FDM soient fonctionnelles, la finition de la surface nécessite souvent un post-traitement pour répondre aux normes esthétiques. Le processus de construction couche par couche laisse des lignes visibles sur la surface, ce qui peut ne pas être acceptable pour toutes les applications. Le ponçage, le lissage ou le revêtement peuvent résoudre ce problème, mais ils ajoutent du temps et des coûts au processus de production.
Taille et résolution de la construction
Les machines FDM sont souvent limitées dans la taille des pièces qu'elles peuvent produire. Les grandes pièces peuvent devoir être imprimées en sections puis assemblées, ce qui ajoute de la complexité au projet. En outre, la résolution de l'imprimante, déterminée par la taille de la buse et l'épaisseur de la couche, peut ne pas permettre d'obtenir les détails fins requis pour certaines conceptions.
Déformation et rétrécissement
Lorsque le matériau thermoplastique refroidit, il peut se rétracter ou se déformer, en particulier pour les pièces de grande taille. Cela peut entraîner des imprécisions dimensionnelles et une déformation de la pièce. Pour atténuer ce phénomène, il peut être nécessaire d'assurer une bonne adhérence du lit, de contrôler la température et d'apporter des modifications à la conception.