Inventée en 1984, la stéréolithographie est une méthode de création d’objets 3D par impression  successive de minces couches d’un objet, à partir d’un support polymérisable, aux rayons ultraviolets. Rapide et précise, cette technologie est aujourd’hui utilisée par de nombreux  designers, ingénieurs et autres concepteurs, pour la fabrication de leurs prototypes et même de leurs produits. Cela permet aux entreprises de saisir  de nombreuses opportunités et de répondre aux demandes du marché. Que savoir à propos de l’impression 3D stéréolithographique ?

La stéréolithographie : comment ça marche ?  

Également désignée  par SAL (stereolithography apparatus), la stéréolithographie consiste en un dépôt de matières via photopolymérisation, de la couche inférieure à la couche supérieure de l’objet imprimé. La lumière (ultraviolets) émise provoque la liaison de chaînes de molécules, formant ainsi  des polymères qui constituent un solide de nature tridimensionnelle (l’objet fabriqué). En d’autres termes, la stéréolithographie est un processus de fabrication additive par focalisation d’un laser (UV) sur de la résine polymère photosensible. La conception est assistée par un ordinateur (FAO / CAO).

Guidé par un logiciel de fabrication, le rayon UV dessine une forme ou un dessin préprogrammé sur la surface du photopolymère. La photosensibilité de la résine fait qu’elle se solidifie photochimiquement et forme une seule couche de l’objet 3D à concevoir. La plate-forme de construction abaisse ensuite une couche de matière et une lame recouvre le haut de la cuve de résine. Pour chaque couche du dessin, le procédé est répété jusqu’à l’obtention de l’objet 3D désiré. La pièce conçue doit être lavée avec un solvant, afin d’éliminer la résine humide restante sur les surfaces.

Quelles applications pour la stéréolithographie ?

La stéréolithographie peut être utilisée en ingénierie pour créer des prototypes de produits en développement, des modèles médicaux et matériels informatiques. Le procédé pourrait s’étendre à la production de produits finis à l’aide d’appareils de stéréolithographie. L’usage de la SLA peut aussi être adopté pour la conception des modèles architecturaux et autres  formes complexes  en industrie.

Ingénierie et conception de produits

La stéréolithographie permet aux ingénieurs de concevoir divers prototypes, très rapidement et à moindre coût. Cela permet à ces concepteurs de tester et de faire évoluer leurs concepts pour l’obtention des prototypes hautement  fidèles à leur réflexion. Les objets 3D ayant les mêmes caractéristiques que les produits envisagés, les ingénieurs peuvent  facilement passer des étapes de validation aux produits finaux, sans trop dépenser. Les objets 3D obtenus intègrent les préoccupations de design, d’esthétique ou de performance (résistance) des matériaux de fabrication.

Les industries peuvent donc utiliser ces prototypes pour évaluer la conception de leur produit ou faire de la publicité pour le produit final auprès des consommateurs. Cette technologie est aujourd’hui adoptée par les entreprises dans plusieurs domaines (production de biens de consommation, médicine, automobile, architecture, aérospatial, armement et défense).

Modélisation médicale       

Les modèles 3D sont utilisés en médecine pour créer une reproduction précise de diverses régions anatomiques d’un patient. Réalisés à partir d’une série d’images en coupe transversale de l’anatomie humaine, les différents tissus apparaissent sous différentes nuances de gris. La sélection d’une plage de valeurs permet d’isoler des tissus spécifiques afin de sélectionner un organe spécifique.

Les objets stéréolithographiques sont utilisés comme aide au diagnostic, à la planification préopératoire, à la conception et à la fabrication des implants. Utilisés par les chirurgiens pour aider à planifier les interventions chirurgicales, ils permettent aux prothésistes de faire, rapidement  et plus précisément,  la conception et la fabrication d’implants sur mesure. Il s’agit entre  autres des implants dentaires, des appareils auditifs contour d’oreille, des protections auditives, des bouchons d’oreilles et écouteurs conçus sur mesure.

Optimisation industrielle

L’impression 3D permet aux industries d’automatiser leurs processus de production et de rationaliser les processus de travail. Cette technologie est utilisée pour créer des prototypes de divers outils tels les moules et les auxiliaires de fabrication sur mesure, assez rapidement et à moindre coût.

Mieux que l’industrielle traditionnelle, elle réduit les coûts de production, le risque de défauts ou la réalisation de pièces défectueuses. Ainsi, la stéréolithographie permet d’améliorer la qualité des produits, d’accélérer l’assemblage des pièces et d’optimiser l’efficacité de la main d’œuvre.

Quels sont les avantages de la stéréolithographie ?

La stéréolithographie est plébiscitée par les ingénieurs, designers, fabricants et autres professionnels pour sa rapidité, ses détails fins, sa finition lisse et sa précision. Permettant de créer des pièces fonctionnelles complexes, elle garantit, aux objets, des caractéristiques mécaniques très recherchées comme  l’isotropie, l’étanchéité et la polyvalence des matériaux.

Isotropie

La stéréolithographie permet de créer des pièces ayant des caractéristiques uniformes suivant les axes X, Y et Z. Dits objets hautement isotropes, ils sont conçus avec un contrôle strict des facteurs comme la chimie des matériaux et le processus d’impression. En réalité, lors de l’impression, les composants du polymère forment des liaisons covalentes, mais entre chaque couche, la pièce reste en phase brute. La réaction de fusion étant à moitié terminée, la résine conserve des groupes polymérisables qui forment des liaisons entre les couches.

Cette agglomération entre les différentes couches de l’objet 3D, à la polymérisation finale, lui garantit isotropie et étanchéité. Ainsi, l’impression SLA, contrairement à d’autres procédés anisotropes permet d’avoir des pièces finales et prototypes fonctionnels étanches et de grande solidité.

Étanchéité des objets

Les objets 3D imprimés grâce à la technologie SLA sont façonnés ininterrompues, qu’ils soient des formes pleines ou possédant des canaux internes. Ce procédé garantit une forte étanchéité aux  pièces stéréolithographiques (atout important pour la production industrielle).

Imperméables aux flux d’air et de liquides, ils sont très recherchés dans les domaines de l’automobile et de la recherche biomédicale. Les imprimés SLA sont aussi utilisés pour valider les designs des pièces de produits tels les appareils électroménagers.

Polyvalence des matériaux

La technologie SLA utilise des résines de formules variées. Ainsi, les matériaux obtenus peuvent être mous, durs ou fortement chargés en matériaux secondaires (verre ou céramique). Certains polymères peuvent même présenter des propriétés mécaniques très importantes en industrie : température de fléchissement sous charge (HDT) élevée ou résistance aux chocs.