Fabrication additive : quelles différences entre dépôt de fil et fusion de poudre ?

Le dépôt de fil fondu, la technique d’impression 3D la plus connue

Le procédé de dépôt de fil fondu, aussi appelé FDM pour Fused Deposition Modeling, est né dans les années 1980. Il s’agit donc de la première application d’impression crédible en trois dimensions !

Il fonctionne grâce à une bobine de filament, chargée dans une imprimante 3D équipée d’une tête d’impression disposant d’une buse chauffante. Lorsque la buse atteint une certaine température, le moteur de l’imprimante 3D entraîne le filament et le fait fondre. La tête d’impression se déplace alors, déposant le matériau à des endroits précis en fonction des plans chargés dans l’imprimante 3D. Le filament va ensuite se refroidir et se solidifier, pour former une première couche. La plateforme de construction va alors descendre, et le processus va se répéter, couche après couche, pour former un objet complet.

La fusion de poudre, une technique avec un laser

De son nom complet « fusion laser sur lit de poudre », la fusion de poudre est née dans les années 1990. Le principe ? Ce mode d’impression 3D consiste à fondre des particules de poudre polymères ou métallique en utilisant une source de chaleur. Pour cette dernière, on utilise le plus souvent un laser ou un faisceau d’électrons.

La conception d’une pièce par fusion de poudre débute, comme toujours, avec la création d’un modèle 3D grâce à un logiciel de CAO ou de DAO. Ce modèle va ensuite être « découpé » en tranches fines, d’une épaisseur comprise entre 20 et 60 microns, lesquelles sont transmises à l’imprimante.

Pour débuter le processus, l’imprimante 3D doit chauffer l’enceinte à une certaine température. Une fine couche de poudre est alors déposée sur le plateau d’impression, et le laser à fibre optique vient fusionner les particules métalliques. Comme dans le cas de l’impression 3D avec dépôt de fil fondu, une fois que la première couche est terminée, la plateforme de construction descend, et une autre couche de poudre est déposée. Le processus reprend, jusqu’à obtenir la pièce finale.

Fusion de poudre, dépôt de fil fondu : quelles différences ?

Au-delà des méthodes d’impression 3D utilisées, il existe de nombreuses différences entre l’impression 3D par fusion laser sur lit de poudre et son équivalent par dépôt de fil fondu. Ainsi : 

• • Avec la fusion de poudre, une fois l’impression terminée, il faut laisser l’imprimante refroidir et enlever par aspiration la poudre qui n’a pas fait l’objet d’une fusion pour, enfin, apercevoir l’objet.

• • Avec le dépôt de fil fondu, lorsque l’impression se termine, l’objet est prêt à l’emploi (même si un post-traitement peut être nécessaire, par exemple pour lisser les surfaces).

• • Le dépôt de fil fondu bénéficie d’une plus faible précision dimensionnelle que d’autres technologies de fabrication additive. Il est surtout utilisé pour du prototypage et la fabrication de pièces en petites séries, le plus souvent simples et assez cubiques.

• • Inversement, la fusion de poudre est plus précise, avec une complexité géométrique de très haut niveau. Elle est notamment utilisée dans les secteurs de l’automobile, du médical (le dentaire principalement), de la joaillerie et de l’aéronautique, pour la fabrication de pièces stratégiques et/ou de haute précision.

• • Le dépôt de fil fondu est très accessible financièrement. Il utilise une large gamme de matériaux thermoplastiques, comme le PLA, le polyamide, le polystyrène ou encore l’ABS – ce qui contribue à rendre les pièces fabriquées en dépôt de fil fondu assez fragiles.

• • La fusion laser sur lit de poudre repose sur des polymères ou matériaux métalliques et alliages comme le cobalt-chrome, l’aluminium, l’acier inoxydable, l’inconel et le titane. Des métaux précieux comme l’or, l’argent et le platine peuvent aussi être utilisés – dans la joaillerie, naturellement.

• • Le dépôt de fil fondu offre une certaine flexibilité, avec laquelle ne peut rivaliser la fusion laser sur lit de poudre. Ainsi, selon les imprimantes, il est par exemple possible d’utiliser différents matériaux, voire différentes couleurs. S’agissant des matériaux, notons, enfin, que les innovations sont continues avec ce type de fabrication additive. Il est par exemple désormais possible de faire du dépôt de fil fondu avec… du chocolat !