Comparaison des matériaux d'impression 3D SLA

L'impression 3D par stéréolithographie (SLA) est réputée pour sa capacité à produire des pièces en plastique très précises, dotées de caractéristiques complexes et de surfaces lisses. Les matériaux SLA comprennent une grande variété de résines qui ont une grande utilité dans de nombreux types d'applications différentes :

• Les résines standard sont excellentes pour le prototypage rapide.
• Les résines techniques offrent des propriétés thermiques et mécaniques supérieures
• Les résines médicales et dentaires sont certifiées biocompatibles.
• Les résines coulables ne laissent pas de résidus après la combustion.

Dans cet article, nous abordons les matériaux SLA les plus courants, ainsi que leurs applications et leurs avantages. Avant de plonger dans le vif du sujet, considérons un bref aperçu de ces matériaux fantastiques.

L'impression 3D SLA est un procédé de photopolymérisation qui utilise un laser UV pour polymériser une résine liquide en plastique durci. Les résines liquides utilisées dans l'impression 3D SLA comprennent divers mélanges de monomères, d'oligomères, de photo-initiateurs et d'autres additifs qui donnent lieu à différentes propriétés matérielles en fonction de l'application prévue pour une pièce ou un prototype donné. Les résines SLA offrent des finitions de surface lisses, une grande rigidité et la possibilité de créer des détails complexes. Examinons de plus près les types de matériaux d'impression 3D SLA les plus courants et leurs applications.

Résines SLA standard

• Résine standard. La résine standard offre des impressions rigides et haute résolution avec une finition de surface lisse. La résine standard est très abordable, ce qui en fait une excellente option pour les applications de prototypage rapide. Un aspect intéressant de la résine SLA standard est que sa couleur a une certaine influence sur ses propriétés. Par exemple, la résine blanche est idéale pour les pièces dont la surface est lisse, tandis que la résine grise convient mieux aux pièces présentant des caractéristiques complexes.
• Résine transparente. La résine claire a la capacité d'être presque transparente après un post-traitement. Elle a des propriétés mécaniques similaires à celles de la résine standard, ce qui signifie qu'elle est idéale pour les prototypes rapides comportant des détails complexes. En outre, la résine transparente offre des finitions de surface lisses. La résine transparente est couramment utilisée dans des applications telles que les dispositifs fluidiques et les boîtiers de LED.

Résines SLA d'ingénierie

Les résines techniques peuvent produire des pièces et des prototypes similaires aux pièces en plastique moulées par injection. Il est important de noter que toutes les résines techniques doivent subir un post-traitement sous lumière UV afin d'obtenir des propriétés mécaniques optimales.

• Résine dure. Les résines résistantes sont destinées aux applications qui impliquent des degrés élevés de contrainte et de force appliquée. À cet égard, les résines dures sont similaires à l'ABS. En fait, les pièces imprimées en SLA avec une résine dure ont une résistance à la traction de 55,7 MPa et un module d'élasticité de 2,7 GPa, deux caractéristiques similaires à celles du matériau ABS. De plus, les résines dures sont résistantes aux chocs, ce qui les rend idéales pour des applications telles que les prototypes robustes ou les boîtiers avec des joints à encliquetage.
• Résine durable. Comme son nom l'indique, la résine durable est extrêmement résistante à l'usure et aux déchirures. Elle est également très flexible, ce qui lui confère des propriétés similaires à celles du polypropylène (PP). En outre, les résines durables offrent des finitions de surface très lisses, ce qui en fait une excellente option pour le prototypage rapide de produits de consommation, de pièces mobiles à faible frottement et de joints à rotule.
• Résine résistante à la chaleur. Les résines thermorésistantes sont d'excellents candidats pour les applications d'impression 3D SLA qui exigent une grande stabilité thermique et la tolérance à des températures élevées. Plus précisément, les résines thermorésistantes offrent une résistance à la chaleur comprise entre 200 et 300°C. Cette propriété en fait d'excellentes options pour les prototypes de moules, les équipements d'écoulement de fluides chauds, les montages résistants à la chaleur et les outils de moulage et de thermoformage.
• Résine flexible. La résine flexible permet aux concepteurs de produits et de pièces d'imiter les pièces en caoutchouc. En tant que telle, la résine flexible offre un allongement élevé à la rupture et un faible module de traction. Ces propriétés font de cette résine un excellent candidat pour les pièces qui seront comprimées ou pliées. De plus, les résines flexibles sont parfaites pour les ajouts ergonomiques à des applications telles que les tampons, les emballages, les poignées, le prototypage portable, les poignées et les surmoulages.
• Résine rigide chargée de céramique. Ces résines sont renforcées par des particules de céramique comme le verre, ce qui produit un haut degré de rigidité et des surfaces lisses dans les impressions. De plus, les résines rigides offrent une stabilité thermique et une résistance à la chaleur. De plus, ces résines offrent une résistance à la déformation dans le temps. Ces propriétés font que les résines rigides chargées en céramique sont idéales pour des applications telles que les gabarits, les moules et l'outillage, les montages, les collecteurs et les boîtiers pour les composants automobiles et électriques.

Résines SLA dentaires et médicales

• Biocompatible de classe I : Résine pour appareils médicaux sur mesure. Les résines biocompatibles de classe I sont couramment utilisées dans les applications d'appareils médicaux sur mesure tels que les guides chirurgicaux. L'avantage des pièces SLA utilisant des résines biocompatibles de classe I est qu'elles peuvent résister à la stérilisation par autoclave, ce qui leur permet d'être utilisées dans les salles d'opération médicales. En outre, ces résines offrent un haut degré de précision et des finitions de surface lisses, ce qui les rend parfaites pour les applications chirurgicales.
• Biocompatibilité de classe IIa : Résine dentaire biocompatible à long terme. Les résines biocompatibles de classe IIa sont spécifiquement conçues pour les applications dentaires et orthodontiques à long terme. En effet, ces résines peuvent être en contact avec le corps humain pendant un an maximum. Ces résines sont résistantes à la fracturation, ce qui les rend idéales pour les appareils de rétention orthodontiques.

Résines SLA coulables

• Résine coulable utilisée pour la fabrication de bijoux. Les résines SLA coulables sont excellentes pour l'impression 3D de pièces aux détails complexes et aux finitions lisses. De plus, les résines coulables se consument proprement sans laisser de résidus. Ces propriétés rendent les résines coulables idéales pour la production de petits produits complexes tels que les bijoux.

Isotropie

L'impression 3D SLA produit des pièces hautement isotropes. Cette isotropie est rendue possible par la possibilité de contrôler soigneusement plusieurs facteurs clés grâce à l'intégration de la chimie des matériaux dans le processus SLA. Plus précisément, les résines SLA forment des liaisons covalentes pendant l'impression, mais l'impression reste dans un "état vert" semi-réagi d'une couche à l'autre. Pendant cet état vert, les résines SLA conservent des groupes polymérisables qui forment des liaisons entre les couches. Cela garantit l'isotropie de la pièce lors de la polymérisation finale. Cette isotropie signifie qu'au niveau moléculaire, il n'y a pas de variation sur les plans X, Y ou Z. L'isotropie est bénéfique car elle confère aux pièces des propriétés mécaniques plus fiables pour les applications auxquelles elles sont destinées.

Étanchéité à l'eau

Les pièces et prototypes imprimés en 3D par SLA offrent des surfaces continues, que l'impression comporte des canaux internes ou des éléments solides. Cette continuité garantit l'étanchéité des pièces et des prototypes SLA pour les applications critiques impliquant un flux de fluide ou d'air. Parmi les exemples d'applications étanches, citons le biomédical, l'automobile et les prototypes de produits de consommation tels que les appareils de cuisine.

Précision et exactitude

La technologie SLA offre les tolérances les plus étroites de toutes les technologies d'impression 3D disponibles sur le marché. L'un des grands avantages de l'impression 3D SLA est que son réservoir de résine chauffé et son environnement de construction confiné garantissent des conditions quasi identiques pour chaque impression. En outre, la technologie SLA utilise la lumière au lieu de la chaleur, ce qui signifie que le processus se déroule à température ambiante. Par conséquent, les pièces et les prototypes SLA ne sont pas aussi affectés par la contraction et l'expansion thermique que les autres méthodes de fabrication. Toutes ces caractéristiques de la SLA conduisent à un niveau élevé de précision et de répétabilité.

Finitions de surface lisses

L'impression 3D SLA est la principale méthode de fabrication additive permettant de produire une finition de surface lisse. En fait, les finitions de surface produites par l'impression 3D SLA sont comparables à celles du moulage par injection, de l'usinage CNC et de l'extrusion. Ces finitions de surface lisses sont également très utiles pour réduire le temps de post-traitement. En effet, les impressions SLA présentent des finitions de surface lisses dès leur sortie de l'imprimante. Avec la technologie SLA, comme la couche imprimée la plus récente interagit avec la couche précédente, l'effet d'escalier typique des autres méthodes d'impression 3D est atténué.