L'impression 3D FDM (Fused Deposition Modeling)

L’impression 3D par dépôt de filament fondu (Fused Deposition Modeling, FDM) est l’une des technologies d’impression 3D les plus répandues et accessibles aujourd’hui. Développée dans les années 1980, cette méthode est devenue synonyme de démocratisation de l’impression 3D grâce à sa simplicité, son coût abordable et sa polyvalence. Cet article explore les principes, les avantages, les applications et les défis de l’impression 3D FDM.

Le principe de l’impression 3D FDM

Le processus FDM repose sur un principe simple : un filament thermoplastique est chauffé jusqu’à son point de fusion, puis extrudé à travers une buse fine pour être déposé couche par couche sur un plateau. Les étapes clés incluent :

  1. Modélisation 3D : Le processus commence par la création d’un modèle 3D à l’aide d’un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO). Ce modèle est ensuite converti en un format de fichier STL ou OBJ. Ou alors, un scan 3D (on le verra par la suite !).

  2. Tranchage (Slicing) : Le fichier 3D est importé dans un logiciel de tranchage qui divise le modèle en fines couches horizontales et génère un code G. Ce code contient des instructions spécifiques pour l’imprimante, notamment la trajectoire de la buse, la vitesse d’impression, et la température.

  3. Impression : Le filament est chauffé et extrudé à travers une buse, puis déposé couche par couche selon le code G généré. Le plateau de l’imprimante se déplace verticalement pour permettre la superposition des couches jusqu’à ce que l’objet soit entièrement formé.

Les matériaux utilisés

Les imprimantes FDM peuvent utiliser une variété de thermoplastiques, chacun ayant ses propres propriétés et caractéristiques mécaniques. Il en existe des dizaines, mais on va retrouver principalement des matériaux « simples », utilisés par le grand public pour le prototypage rapide, la décoration, avec des caractéristiques mécaniques limitées :

  • PLA (Polylactic Acid) : Un matériau biodégradable, facile à imprimer, offrant une bonne finition de surface, décliné en plein de variantes esthétiques.
  • PETG (Polyethylene Terephthalate Glycol) : Un matériau combinant la facilité d’impression du PLA et résistance. Un peu plus fonctionnel, mais restant techniquement très limité.
Et des matériaux plus complexes, nécessitant des machines professionnelles, mais ayant de réels atouts mécaniques :
  • ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) : Un plastique robuste et résistant aux chocs et à la température.
  • TPU (Thermoplastic Polyurethane) : Un plastique flexible, utilisé pour imprimer des objets souples comme des coques de protection ou des joints.
  • PA6 (Polyamide 6 ou Nylon PA6) : Un matériau bien plus haut de gamme que les précédent, mais aussi bien plus cher. C’est ce que l’on appelle couramment du Nylon. Il a d’excellentes propriétés mécaniques ainsi qu’une résistance accrue aux chocs, aux produits chimiques et aux températures élevées.
  • PA12 (Polyamide 12 ou Nylon PA12) : Comme son petit frère, il est fait à partir de Nylon, mais avec des propriétés et des résistances encore plus abouties.
Pour en savoir bien plus sur les filaments proposés par FraTech3D, consultez notre guide des matériaux FDM.
 

Les Avantages de l’impression 3D FDM

  • Accessibilité et Coût : Les imprimantes FDM sont souvent plus abordables que les autres technologies d’impression 3D, ce qui les rend accessibles aux particuliers et aux petites entreprises.
  • Polyvalence des Matériaux : La large gamme de matériaux disponibles permet de réaliser des objets avec des propriétés mécaniques variées, adaptés à de nombreuses applications.

Applications

L’impression 3D FDM trouve des applications dans divers domaines :

  • Prototypage Rapide : Les designers et ingénieurs utilisent les imprimantes FDM pour créer rapidement des prototypes fonctionnels et tester leurs conceptions avant la production en série.
  • Pièces Fonctionnelles : Les entreprises fabriquent des pièces sur mesure, des outils spécifiques et des composants de remplacement.
  • Éducation : Les écoles et universités intègrent l’impression 3D FDM dans leurs programmes pour enseigner la conception, l’ingénierie et la fabrication additive.
  • Art et Design : Les artistes et designers utilisent cette technologie pour réaliser des objets uniques et complexes, souvent impossibles à produire par des méthodes traditionnelles.
  • Grand public : Pour créer des objets du quotidien, ou réparer des objets (pièce manquante ou cassée).

Défis et Limites

  • Précision et Finition de Surface : Les objets imprimés en FDM peuvent présenter des couches visibles et une finition de surface moins lisse que celles obtenues avec d’autres technologies comme la stéréolithographie (SLA, bac résine). Malgré tout, avec le temps, l’écart de finition se réduit. Les machines deviennent de plus en plus évoluées et précises.
  • Durabilité des Matériaux : Certains matériaux FDM peuvent être moins durables ou résistants aux conditions extrêmes (chaleur, UV) que les matériaux utilisés dans d’autres procédés de fabrication. Comme pour les imprimantes, l’évolution des thermoplastiques.
  • Vitesse d’impression : L’impression FDM est plus lente que le procédé d’injection (utilisé pour des pièces en très grandes séries).

En bref…

L’impression 3D FDM a transformé la manière dont les objets sont conçus, prototypés et fabriqués. Sa simplicité, son coût abordable et sa polyvalence en font une technologie incontournable dans de nombreux secteurs. Malgré ses défis, elle continue d’évoluer, ouvrant de nouvelles perspectives pour l’innovation et la créativité. Alors que la technologie progresse, l’impression 3D FDM promet de jouer un rôle de plus en plus central dans la fabrication additive et l’industrie de demain.

Si vous savez modéliser sur un logiciel de CAO, paramétrer un slicer, bidouiller et réparer des machines 3D, alors lancez vous ! Sinon…nous sommes là pour vous ! 🙂

Pour plus d’informations sur les différentes techniques d’impression 3D, consultez cet article.