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I. Introduction au SLS :

Ce processus de fabrication SLS est un peu le cousin du procédé de fabrication LPBF sur les matériaux métalliques. En effet, il utilise une enceinte hermétique préchauffée dans laquelle les pièces sont imprimées. Cette impression se fait à partir d’une poudre plastique fusionnée à l’aide d’un laser. C’est aujourd’hui de part sa complexité un des procédés les moins utilisés en impression 3D plastique. Il y a d’ailleurs peu d’acteur proposant de telles solutions. La plupart sont des solutions industrielles à plusieurs centaines de milliers d’euros. Cependant certains fabricants se lancent dans la proposition d’équipement « low-cost ».

Pièce fabriquée par procédé SLS
Pièce imprimée à l’aide du procédé SLS

II. Matière première :

Premièrement, le point important de vigilance est sur les matériaux. En effet aujourd’hui, le nombre de matériaux disponible est très faible et limités aux polyamides et polypropylènes avec des possibilités d’amélioration de caractéristiques ou d’ajout de fonction à l’aide de plastiques chargés en particules (particules d’aluminium par exemple).

La poudre non utilisée peut être en partie recyclée et réutilisée en y rafraîchissant avec de la poudre neuve. Les proportions sont variables mais peuvent atteindre 50% de chacune de ces deux poudres à 30% de poudre neuve seulement.

III. Fonctionnement du SLS :

Le schéma ci-dessous détaille le fonctionnement du processus SLS. La poudre à utiliser est stockée dans un réservoir comme sur la photo ou bien parfois au-dessus de la machine. Premièrement, l’enceinte de fabrication est parfois chauffée à une température proche mais inférieure à la température de fusion du plastique. Cette « préchauffe » permet au laser d’apporter uniquement les quelques degrés qui manquent lors du processus de fusion. Ensuite, un racleur vient déposer une couche de poudre sur la plateforme de fabrication. Une fois cette couche déposée, le laser vient comme expliquée précédemment fusionner les zones ou nous avons besoin de matière. Ensuite, la plateforme d’impression diminue d’une épaisseur de couche et le process recommence ; le racleur ou le rouleau vient re-déposer une couche de poudre etc,etc.

fonctionnement du procédé SLS
Fonctionnement général d’une imprimante SLS

Le procédé est assez simple et de part ce fait, les différences sur les types de machines sont faibles. Elles ont toutes les mêmes caractéristiques, à savoir une enceinte chauffée ou non (parfois fonctionnant sous gaz inerte), un réservoir de poudre « à utiliser » sur un côté de la machine ou sur le dessus, un laser de plus ou moins faible puissance (le plastique ayant un point de fusion faible), une plateforme de fabrication mobile suivant l’axe z, la tête laser et ces miroirs générant les mouvements suivant le plan xy.

Les tailles des imprimantes de ce type sont très variables. En effet, il en existe avec un cube de fabrication de 20cm de côté jusqu’à des volumes de 60cm de coté. Concernant les prix, ils vont de plusieurs milliers d’euros à plusieurs centaines de milliers d’euros.

IV. Après la fabrication :

Les pièces obtenues par ce procédé ont une résistance plus faible que celles obtenues par le procédé FDM. En revanche les états de surfaces sont beaucoup plus jolis et les vitesses de fabrication sont très rapides ! Un autre avantage non négligeable de ce procédé réside dans la capacité de fabrication de pièces sans supports de fabrication grâce à la pré-chauffe de l’enceinte.

Les utilisateurs ont donc la possibilité de produire des pièces et des systèmes mécaniques fonctionnels sans opération de post-traitement. Ceci est malheureusement limité aux pièces de démonstration ou à faible valeur ajoutée puisque l’état de surface rugueux fait que souvent une opération de finition est nécessaire. L’absence de support permet l’imbrication des pièces de manière très optimisée (nesting). La totalité du volume d’impression peut ainsi être utilisée.

À la fin des fabrications, il y a un temps mort pendant lequel le volume de poudre utilisé doit être refroidi. Ce délai dépend des équipements, mais on tend vers un postulat qui est d’une heure de fabrication écoulée équivaut à une heure de refroidissement. Ensuite, eue fois ce laps de temps écoulé, l’opération de dépoudrage peut commencer. Comme expliqué plus haut, la poudre est préchauffée dans son intégralité. A la fin nous obtenons donc un amas de poudre agglomérée qu’il faut « gratter » pour trouver nos pièces finies et fusionnées de manière plus solide, un peu comme un archéologue gratte la terre pour y trouver des indices (il existe cependant des moyens annexes pour améliorer ce process manuel).

pièce obtenue par procédé SLS
Une fois la poudre retirée, la pièce apparaît

V. Conclusion :

Pour résumer, le procédé possède l’avantage de pouvoir réaliser des pièces sans supportage. Il permet d’atteindre des vitesses de production difficilement atteignable avec d’autres procédés. Les pièces ont un bien meilleur état de surface que le process FDM cependant leur résistance est limitée. Le système est peu utilisé et les équipements sont chers. Enfin, il a aussi l’inconvénient de pouvoir utiliser que peu de matériaux.

Si vous souhaitez retrouver quelques business cases concernant ce procédé en voici quelques-uns :

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