L'impression à dépôt de filament fondu, c'est quoi ?
Le mode de fabrication additive accessible
L'impression 3D à dépôt de filament fondu est l'une des méthodes de fabrication additive.
Il s'agit donc d'un procédé de fabrication où l'on vient appliquer la matière seulement là ou nécessaire.
En l'occurrence c'est un filament thermoplastique mis en fusion que l'on dépose sous forme d'un boudin chaud selon un "chemin" prédéfini.
Ligne par ligne, couche après couche, l'objet prend forme.
Sur le schéma ci-contre la bobine de filament est symbolisée en vert. Ce filament court jusque la buse (jaune) qui fond le filament
et l'applique ligne par ligne selon un chemin prédéfini. Ce chemin est ce qu'on appelle un Gcode produit à partir du tranchage du
modèle de l'objet 3D.
Progressivement le plateau d'impression 3D descend. Les lignes bleues et rouges représentent les couches successives. Il existe
d'autres systèmes (plateau fixe, extrusion déportée, etc) mais le principe reste le même.
L'impression 3D à dépôt de filament fondu (ou impression 3D FFF) est la technique de fabrication additive la plus accessible.
La mise en œuvre d'une imprimante 3D à filament est aisée et la matière première est facile de manipulation. Les matériaux sont variés
et les applications multi-sectorielles. Comme tout procédé l'impression 3D à dépôt de filament fondu présente des atouts et des
limites que nous évoquerons ci-après.
Pour quelles applications ?
Les domaines d'application de l'impression 3D à filament sont très variés. Cela est permis par une grande diversité de matériaux répondant à des besoins multiples. Avec le PLA il est très aisé de produire des prototypes pour de la validation de forme. Bien que sa résistance à la chaleur soit limitée il est aussi le parfait candidat pour la production de gabarits.
Mais l'impression 3D à dépôt de filament permet aussi la production de pièces fonctionnelles. Le PETG et l'ASA sont de parfaits candidats pour produire des pièces robustes directement utilisables en situation. De leur côté, Les TPU rendent possible la production de pièces souples et élastiques.
C'est cette grande diversité de matériaux associée à une technologie facile d'accès qui permet son utilisation dans un grand nombres de domaines : automobile, médical, aérospatiale, industrie, TPE/PME, etc.
Une diversité de paramétrages qui multiplie les possibilités
L'un des atouts de l'impression 3D à dépôt de filament fondu réside dans les nombreux paramètres d'impression qui autorisent des productions adaptées à chaque besoin. Outre la hauteur de couche, généralement ajustable sur toutes les technologies de fabrication additive, il est par exemple possible de modifier le taux de remplissage. A travers ce paramètre il est possible de produire des pièces plus ou moins "solides", plus ou moins lourdes et de gagner en vitesse d'impression et donc en coût de production. Ce taux de remplissage est aussi un moyen de contrôler la dureté des pièces 3D imprimée en TPU.
L'épaisseur des murs, autre paramètre facilement modifiable, est également un moyen d'agir sur la solidité de la pièce. Les "murs" correspondent à la coque de la pièce, cette dernière n'étant dans la plupart des cas pas pleine comme vu ci-dessus avec la notion de taux de remplissage.
Pour finir parlons tout de même de la hauteur de couche qui permet de définir la "résolution d'impression". Plus la hauteur de couche est faible plus l'objet gagne en résolution. Mais cela s'accompagne d'une augmentation du temps total d'impression et donc du coût de production. Notons que le gain en résolution permis par des couches très fines est surtout profitable sur les objets disposant de volumes en "courbe".
Atouts et limites de l'impression 3D à dépôt de filament fondu
En premier atout citons la facilité d'accès. L'impression 3D à dépôt de filament fondu peut facilement et rapidement être adoptée au sein de toute entreprise. Après une prise en main rapide, la diversité des matériaux permet une variété d'applications. Le consommable, la bobine de filament, est facile de manipulation.
La diversité des matériaux présente également un avantage non négligeable. D'une pièce rigide renforcée à la fibre de carbone à la pièce élastique anti-chocs, les possibilités de production de l'impression 3D à dépôt de filament fondu sont immenses. Par ailleurs le coût des matériaux est généralement moins élevé que ceux utilisés pour les autres technologies de fabrication additive. Cette facilité d'accès à un large panel de matériaux font de l'impression 3D FFF un procédé de fabrication polyvalent.
Du côté des limites, l'impression 3D à filament est restreinte en finesse de couches. Il est difficile de descendre en dessous de 0,10 mm. La résolution atteignable avec l'impression 3D à filament est bien moindre en comparaison à l'impression SLA à résine. L'effet "escalier", strié, sur les volumes en courbe est marqué en impression à filament, à l'inverse de l'impression à résine.