FDM, SLA, SLS, métal : comparatif des technologies d'impression 3D

L'impression 3D FDM dépose un fil de plastique fondu couche par couche : c'est la technologie la moins chère et la plus accessible, idéale pour des prototypes, gabarits et montages, mais ses couches restent visibles et sa résistance dépend de l'orientation. La SLA durcit une résine liquide au laser : détails très fins, surfaces lisses, mais des matériaux souvent plus fragiles. La SLS fritte une poudre de nylon : pièces résistantes et sans supports, adaptées aux petites séries fonctionnelles. L'impression métal fond une poudre métallique : pièces fonctionnelles en titane, inox ou aluminium, à un coût bien plus élevé et avec des reprises d'usinage. Le bon choix dépend de la fonction de la pièce, pas de la machine.

Sept familles, quatre qui comptent vraiment

La norme ISO/ASTM 52900 classe les procédés de fabrication additive en sept familles : extrusion de matière, photopolymérisation en cuve, fusion sur lit de poudre, projection de matière, projection de liant, dépôt de matière sous énergie concentrée et stratification de feuilles. Dans la sous-traitance de pièces techniques, quatre technologies couvrent l'essentiel des demandes : FDM, SLA, SLS et fusion laser de poudre métallique.

FDM : le fil fondu

Une buse chauffée dépose un filament thermoplastique selon le contour de chaque couche. Le plateau descend, la couche suivante se dépose. Les parties en surplomb demandent des supports, retirés ensuite.

Matériaux : PLA et PETG pour le prototypage, ABS et ASA pour la tenue en température ou aux UV, polyamides et composites chargés de fibres, et sur les machines industrielles des polymères hautes performances comme le PEI ou le PEEK.

Forces : coût bas, pièces de grande taille, large choix de matières, délais courts.

Limites : surfaces striées, précision de l'ordre de quelques dixièmes de millimètre, et surtout anisotropie. La liaison entre couches est le point faible. Une pièce mal orientée casse là où les couches se séparent.

Usages types : maquettes de forme, gabarits de montage, outillages de production, pièces de remplacement peu sollicitées.

SLA : la résine durcie par la lumière

Un laser ultraviolet, ou une source lumineuse projetée dans les procédés voisins, durcit une résine photosensible couche par couche. La pièce sort de la cuve, se rince, puis passe en post-polymérisation sous UV.

Matériaux : résines standard pour l'aspect, résines « techniques » imitant l'ABS ou le polypropylène, résines haute température, résines calcinables pour la fonderie à la cire perdue, résines biocompatibles pour certains usages dentaires.

Forces : finesse de détail, surfaces lisses, bonne étanchéité, aspect proche d'une pièce injectée.

Limites : les résines standard sont cassantes, certaines vieillissent à la lumière et fluent sous charge constante. Les supports laissent des marques à poncer.

Usages types : prototypes d'aspect, pièces de précision de petite taille, maîtres-modèles pour moulage silicone, modèles de fonderie.

SLS : le frittage de poudre de nylon

Un laser fritte une fine couche de poudre de polyamide, le plus souvent du PA12 ou du PA11. La poudre non frittée soutient la pièce : aucun support n'est nécessaire. On peut donc empiler et imbriquer des dizaines de pièces dans un même bac.

Forces : bonnes propriétés mécaniques, assez homogènes dans toutes les directions, géométries libres, petites séries économiques grâce à l'imbrication. Des procédés voisins à poudre, comme la fusion par jet d'agent, offrent des résultats comparables.

Limites : surface granuleuse, couleur grise ou blanche à teinter, porosité qui demande un traitement si la pièce doit être étanche.

Usages types : pièces fonctionnelles, clips, charnières intégrées, conduits, boîtiers en petite et moyenne série.

Métal : la fusion laser sur lit de poudre

Le principe ressemble au SLS, mais le laser fond complètement une poudre métallique. Comme le métal se rétracte et chauffe fortement, la pièce est soudée à un plateau et soutenue par des supports qui évacuent la chaleur.

Matériaux : titane Ti-6Al-4V, aluminium AlSi10Mg, inox 316L et 17-4PH, aciers maraging, superalliages base nickel.

Forces : formes impossibles autrement, canaux internes de refroidissement, allègement par structures internes, regroupement de plusieurs pièces en une.

Limites : coût élevé, taille limitée par la chambre, post-traitements obligatoires (détensionnement, découpe du plateau, retrait des supports, usinage des surfaces fonctionnelles). La page sur l'impression 3D métal détaille ces étapes.

Le comparatif

Ce qui fait varier le prix d'une pièce imprimée

Le prix d'une pièce imprimée ne dépend pas du nombre de faces ou de la complexité, comme en usinage. Il dépend surtout du volume de matière, de la hauteur de la pièce dans la machine (qui fixe le nombre de couches, donc le temps), de la quantité de supports et du travail de finition.

En SLS, la place occupée dans le bac compte davantage : plusieurs petites pièces imbriquées partagent le même cycle. En métal, le temps machine et les post-traitements pèsent le plus lourd, et l'usinage des portées fonctionnelles peut représenter une part importante du coût total. Pour comparer des devis, demandez toujours si la finition, le perçage ou le taraudage des pièces sont inclus.

Choisir selon la fonction

Partez de ce que la pièce doit faire :

• montrer une forme ou valider un encombrement : FDM, rapide et économique ;
• montrer un aspect ou tester un assemblage fin : SLA ;
• fonctionner en plastique, en quelques dizaines ou centaines d'exemplaires : SLS ;
• fonctionner en métal, avec une forme que l'usinage ne peut pas produire : fusion laser.

Si la pièce doit ensuite être produite en grande série, l'impression ne sert souvent qu'à valider la conception avant un moule. Le choix entre ces voies se discute dans la fiche métier de l'impression 3D. Pour faire imprimer vos pièces, parcourez les ateliers d'impression 3D référencés ou envoyez votre fichier STEP ou STL pour obtenir des devis, en précisant la matière, la quantité et l'usage.