Leçon 8.3FaçonnerChapitre 8 · Fabrication additive

Frittage sélectif par laser (SLS)

Un laser fusionne de la poudre de nylon dans un lit ; la poudre libre soutient la pièce (fusion sur lit de poudre)

Le frittage sélectif par laser (SLS) utilise un laser pour fusionner une poudre de plastique fine, généralement du nylon, une fine couche à la fois. La poudre libre autour de la pièce la soutient : aucun support n'est nécessaire. Il compte parce qu'il fabrique des pièces plastiques solides et fonctionnelles en petites séries, comme des châssis de drones, des gaines et des orthèses sur mesure.

Photo : newman72, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons

Chambre de fabrication SLS en coupe : laser, chauffages, racleur, pistons et poudreLes numéros cerclés correspondent aux étapes ci-dessous ; les étapes 3 à 5 se répètent à chaque couche.

Comment ça marche

Découper le modèle en tranches. Un logiciel découpe le modèle 3D en fines couches. De nombreuses pièces peuvent être regroupées, même empilées, pour remplir tout le volume de fabrication.
Chauffer la chambre. Des chauffages maintiennent le lit de poudre juste sous son point de fusion, environ 170 °C pour le nylon 12. Le laser n'a plus qu'à apporter un peu d'énergie en plus.
Étaler une couche. Le piston d'alimentation monte, et un racleur (un rouleau ou une lame) étale une fine couche de poudre, généralement de 0,1 mm, sur la zone de fabrication.
Fusionner la tranche. Un laser, dirigé par des miroirs rapides, trace la section de la pièce. Il fritte les grains (les fusionne en les fondant partiellement) entre eux et avec la couche du dessous.
Descendre et répéter. Le piston de fabrication descend d'une couche, et les étapes 3 à 5 se répètent. La poudre non fusionnée reste en place et soutient chaque porte-à-faux.
Refroidir, extraire, nettoyer. Le bloc de poudre, appelé gâteau, refroidit lentement, souvent aussi longtemps que l'impression a duré. On extrait ensuite les pièces, on souffle la poudre qui adhère et on mélange la poudre restante à de la poudre neuve pour la réutiliser.

Chiffres clés

Matériaux: Avant tout du nylon (PA12, PA11) ; aussi nylon chargé de verre ou de carbone, TPU souple, polypropylène et PEEK haute température
Pièces typiques: Prototypes fonctionnels, boîtiers, encliquetages et charnières souples, gaines, supports, orthèses et poignées sur mesure
Taille de pièce: Environ 15–30 cm de côté sur les machines de bureau ; jusqu'à environ 70 cm sur les machines industrielles
Précision: Environ ±0,3 mm, ou environ ±0,3 % sur les grandes pièces
État de surface: Mate et légèrement granuleuse, comme du papier de verre fin ; souvent teintée, tonnelée ou lissée à la vapeur
Taille de série adaptée: De 1 à quelques milliers de pièces ; une fabrication peut contenir de dizaines à centaines de petites pièces
Coût d'outillage et de machine: Pas d'outillage ; les systèmes de bureau coûtent des dizaines de milliers de dollars, les systèmes industriels des centaines de milliers
Vitesse: Environ une demi-journée à une journée par fabrication, plus plusieurs heures ou davantage de refroidissement

Atouts et limites

Atouts

Pas de supports : les pièces peuvent être imbriquées et empilées pour remplir tout le volume
Pièces en nylon solides et tenaces, presque aussi résistantes entre les couches que dans leur sens
Formes complexes : treillis, canaux internes, voire charnières imprimées déjà assemblées
Faible coût par pièce quand la fabrication est bien remplie

Limites

Machines et poudre coûtent bien plus cher que pour le FDM
Surface rugueuse et légèrement poreuse qui demande une finition et peut absorber la saleté
Long temps de refroidissement avant de pouvoir déballer les pièces
Manipulation d'une poudre fine et poussiéreuse, et il faut ajouter de la poudre neuve à chaque fabrication

Où on l'utilise

AéronautiqueGaines d'air et supports pour avions et drones
MédicalOrthèses sur mesure, emboîtures de prothèses, guides chirurgicaux
Produits grand publicMontures de lunettes, équipements de sport, boîtiers en petite série
AutomobilePrototypes, clips, gaines et pièces de petite série
IndustriePinces de robots, gabarits et montages, pièces de rechange

Comment le reconnaître

Une surface mate, légèrement sableuse, souvent blanc cassé, grise ou teintée en noir.
Aucune trace de support nulle part, même sous les porte-à-faux prononcés.
De légères lignes de couche douces sur les surfaces courbes, bien moins visibles que les stries du FDM.
De petits trous d'évacuation sur les pièces creuses, laissés pour pouvoir verser la poudre emprisonnée.

À comparer avec

FDM8.1des machines bien moins chères, mais il faut des supports et les pièces sont plus faibles et moins homogènes.Fusion laser sur lit de poudre8.4la même idée de lit de poudre avec du métal ; il fond complètement la poudre, exige des supports et coûte bien plus cher.Moulage par injection2.1bien moins cher par pièce au-delà de quelques milliers d'exemplaires, mais il exige un moule en acier coûteux.

À regarder

Dr. D-Flo · Le principe du SLS expliqué aux débutants

Formlabs Support · À l'intérieur de la machine : laser, racleur et chauffage

Vision Miner · Tout le déroulement, de l'impression à l'extraction et au sablage

EOS 3D Printing · Du SLS industriel utilisé en production de série

Voir de vraies photos

Wikipédia : Selective laser sintering — schéma annoté du procédé et photos de pièces SLS
Recherche de photos sur Wikimedia Commons

À retenir

Le SLS fusionne de la poudre de plastique avec un laser, couche par couche, dans un lit chauffé.
La poudre libre soutient la pièce : pas de supports nécessaires et les pièces peuvent être empilées.
Les pièces sortent solides mais granuleuses, et demandent des heures de refroidissement et de nettoyage.