Leçon 8.2FaçonnerChapitre 8 · Fabrication additive

Stéréolithographie (SLA/DLP)

Durcit une résine liquide couche par couche avec un laser ou un projecteur (photopolymérisation en cuve)

La stéréolithographie (SLA) transforme une résine liquide en pièce solide en la durcissant à la lumière UV, une fine couche à la fois. Sa cousine, le DLP (digital light processing), fait de même avec un projecteur. Les laboratoires dentaires utilisent les deux chaque jour pour imprimer des modèles pour des aligneurs et des couronnes, car ce sont elles qui donnent le détail le plus fin parmi les méthodes courantes d'impression 3D.

Photo : The wub, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Imprimante à résine ascendante en coupe, avec les étapes de lavage et de post-polymérisationLes numéros cerclés correspondent aux étapes ci-dessous ; les étapes 2 à 4 se répètent à chaque couche.

Comment ça marche

Découper le modèle en tranches. Un logiciel découpe le modèle 3D en fines couches et ajoute des supports (de fines entretoises cassables) qui fixent la pièce au plateau.
Plonger le plateau. Le plateau de fabrication descend dans une cuve de résine photopolymère (un plastique liquide qui durcit sous la lumière UV). Il s'arrête une couche au-dessus du fond en film transparent de la cuve, généralement à 0,025–0,1 mm.
Polymériser une couche. La lumière UV traverse le film par le dessous et durcit la fine nappe de résine à la forme de la tranche. En SLA, un laser la trace avec un miroir qui tourne vite ; les imprimantes DLP et LCD éclairent toute la couche d'un coup.
Soulever et décoller. Le plateau monte et décolle la nouvelle couche du film : de la résine fraîche s'écoule en dessous. Les étapes 2 à 4 se répètent, et la pièce grandit à l'envers.
Laver. On rince la pièce à l'alcool isopropylique (IPA) pour retirer la résine collante non polymérisée.
Post-polymériser. Une chambre avec de la lumière UV et une chaleur douce termine le durcissement de la pièce jusqu'à sa pleine résistance. On coupe ensuite les supports et on ponce les petits points qu'ils laissent.

Chiffres clés

Matériaux: Résines photopolymères : qualités standard, tenaces, souples, résistantes à la chaleur, calcinables, dentaires et chargées de céramique
Pièces typiques: Prototypes détaillés, modèles dentaires, modèles de bijoux, miniatures, petits moules, puces microfluidiques
Taille de pièce: Généralement jusqu'à 20–35 cm de côté sur les imprimantes de bureau ; les grandes machines industrielles atteignent environ 1,5 m
Précision: Environ ±0,1 mm sur les machines de bureau, plus fin sur les industrielles ; détails jusqu'à environ 0,1 mm
État de surface: Lisse et souvent brillante, proche d'une pièce moulée ; de légères lignes de couche sur les courbes et de petites marques là où les supports touchaient
Taille de série adaptée: De 1 à quelques centaines de pièces ; certains produits dentaires et grand public se comptent en milliers
Coût d'outillage et de machine: Pas d'outillage ; les imprimantes LCD pour amateurs coûtent quelques centaines de dollars, les SLA de bureau professionnelles quelques milliers, les machines industrielles des centaines de milliers
Vitesse: De quelques heures à une journée par fabrication ; le DLP et le LCD sont plus rapides que le SLA laser car chaque couche est éclairée d'un coup

Atouts et limites

Atouts

Le détail le plus fin et la surface la plus lisse des méthodes courantes d'impression 3D
Pièces étanches, presque isotropes (aussi résistantes dans toutes les directions)
Résines spéciales pour la fonderie, la dentisterie, les pièces souples ou résistantes à la chaleur
Le DLP et le LCD impriment un plateau plein aussi vite qu'une seule pièce

Limites

La plupart des résines sont plus cassantes que les plastiques moulés et peuvent jaunir au soleil
Salissant : la résine liquide irrite la peau : gants et ventilation nécessaires
Étapes supplémentaires : lavage, post-polymérisation et retrait des supports
Volume de fabrication limité, et la résine coûte plus cher au kilogramme que le filament

Où on l'utilise

DentaireModèles pour aligneurs transparents, couronnes, guides chirurgicaux
BijouterieModèles de bagues calcinables, ensuite coulés en métal par fonderie à la cire perdue
MédicalModèles anatomiques, coques d'appareils auditifs sur mesure
Conception de produitsPrototypes lisses et détaillés de produits grand public
IngénieriePetits moules, puces microfluidiques, maquettes de soufflerie
DivertissementMiniatures, figurines, accessoires de cinéma

Comment le reconnaître

Une surface très lisse, souvent brillante, aux lignes de couche presque invisibles.
Un groupe de minuscules bosses ou creux sur une face, là où de fins supports ont été coupés.
Des détails fins et nets, comme de petits textes lisibles ou des textures précises.
Souvent un aspect translucide ou de couleur uniforme, légèrement vitreux.

À comparer avec

FDM8.1fait fondre et dépose du filament plastique ; pièces moins chères et plus résistantes, mais détails plus grossiers et lignes de couche visibles.Projection de matière (PolyJet)8.6polymérise aussi la résine par UV, mais projette des gouttelettes comme une imprimante à jet d'encre : une même pièce peut mêler couleurs et matériaux.Impression volumétrique (CAL)8.10polymérise une pièce entière d'un coup dans un flacon de résine en rotation, sans aucune couche.

À regarder

Formlabs · Le principe du SLA, expliqué par un fabricant d'imprimantes

JLC3DP · Le procédé et ses finitions, pour débutants

Adam Savage's Tested · De grandes imprimantes à résine industrielles dans une usine

MLC CAD Systems · Tout le déroulement : impression, lavage et polymérisation

Voir de vraies photos

Wikipédia : Stereolithography — schéma de principe et photos d'imprimantes
Recherche de photos sur Wikimedia Commons

À retenir

Le SLA et le DLP durcissent la résine liquide à la lumière UV, une fine couche à la fois.
Ils donnent le détail le plus fin et la finition la plus lisse de l'impression 3D courante, au prix de finitions plus salissantes.
Chaque impression doit être lavée et post-polymérisée avant d'atteindre sa pleine résistance.