Revue virtuelle : l’imprimante 3D Formlabs Form 3L

Revue virtuelle : l’imprimante 3D Formlabs Form 3L

Formlabs n’en est pas encore au stade où elle est prête à envoyer à un utilisateur non industriel l’une de ses unités Form 3L grand format pour évaluation, mais elle est en train d’organiser des examens virtuels. J’ai eu l’occasion de tester l’imprimante 3D stéréolithographique (SLA) Form 3L à distance, puisque le chef de produit matériel Kyle McNulty a fait une démonstration de l’unité dans son bureau au siège de Formlabs à Somerville, dans le Massachusetts.

La première chose que l’on remarque à propos de la Form 3L est qu’elle est de taille robuste. Avec son esthétique élégante et conviviale, elle ressemble un peu à une version plus aboutie de ce que devait être la X-Fab de DWS, mais livrée à temps sur le marché. La machine est suffisamment grande pour imprimer en 3D environ 21 buses pour un aspirateur, mesurant chacune 30 x 5,5 cm (11,8 x 2,2 in).

Un plateau complet de buses à vide. Image reproduite avec l’aimable autorisation de Formlabs.

Les clients réclament une imprimante 3D grand format depuis la sortie de la première machine de l’entreprise vers 2011. Dans le processus de réingénierie de la technologie SLA de l’entreprise, Formlabs a également envisagé de mettre le système à l’échelle.

« Nous devions en quelque sorte réorganiser l’ensemble du moteur d’impression de la machine. Et l’objectif était de la rendre encore plus facile à entretenir sur le terrain », a déclaré McNulty. « Ainsi, les utilisateurs ne devaient pas nécessairement renvoyer leur imprimante à l’un de nos sites si quelque chose lui arrivait au bout de quelques années. L’autre objectif était d’obtenir une finition de surface encore meilleure, des caractéristiques encore plus fines, moins de supports – tous les objectifs classiques de l’impression 3D. Et cela nous permet également de disposer d’une technologie capable de s’adapter à des tailles plus importantes. C’est finalement ce qui a conduit à la stéréolithographie à faible force, qui est la technologie à la base de la Form 3 et de la Form 3L. »

La stéréolithographie à faible force (LFS) est possible grâce à la combinaison d’un film flexible sur le fond de la cuve de résine et de l’optique sous la cuve. Le film flexible réduit les forces d’arrachement de la plate-forme de construction lorsqu’elle sort de la cuve de résine. Le système laser situé sous la cuve traverse la résine dans un mouvement de va-et-vient, polymérisant une seule ligne de résine en tout point. Le faisceau est toujours perpendiculaire au plan de construction. Ensemble, la résolution et la hauteur de couche des impressions peuvent être réduites de manière significative, soit 25 microns dans les axes X et Y. En retour, l’impression présente une finition de surface extrêmement lisse dès sa sortie de l’imprimante.

McNulty avec le réservoir de résine, expliquant le LFS.

L’autre caractéristique que l’on peut remarquer est le fait que tout est contenu. Le réservoir de résine est rangé dans un tiroir qui semble facile à glisser au bas de la machine. Les cartouches de résine sont insérées sur le côté de l’appareil et, bien que les gants soient probablement une bonne idée, ils ne semblent pas être obligatoires. En effet, la machine tire automatiquement le photopolymère des cartouches pendant le processus d’impression, ne déposant que ce qui est nécessaire à la tâche au fur et à mesure de sa progression. Cette fonctionnalité a été rendue disponible avec la Form 2 mais semble particulièrement utile pour les grandes constructions.

Alors que le réservoir de résine peut finir par s’user et que la résine devra être remplacée, la plate-forme de construction dure généralement indéfiniment. Les cartouches sont compatibles avec la Form 3 et la Form 3L, en partie parce que les clients peuvent acheter les deux machines, l’une pour les petites constructions et l’autre pour les gros volumes. Les machines sont capables de détecter le type de matériau contenu dans la cartouche grâce à des puces EEPROM intégrées. Elles peuvent également détecter si la plate-forme de fabrication est installée ou non, ce qui constitue une amélioration par rapport à l’époque où un utilisateur pouvait appuyer sur le bouton d’impression et s’en aller pour découvrir que l’impression n’avait pas réussi parce que la plate-forme de fabrication n’était pas en place.

Formlabs a considérablement élargi sa gamme de photopolymères, s’adressant au plus grand nombre possible de marchés verticaux, avec un portefeuille qui compte désormais près de 40 matériaux. Cela comprend 11 résines dentaires à elles seules, ainsi que des photopolymères rigides et flexibles, des matériaux coulables et diverses résines à usage général. McNulty utilisait le Tough 2000, nommé pour son module de résistance à la traction de 2,2 GPa. Ce matériau présente un allongement à la rupture de 40 % et une résistance aux chocs relativement élevée, ce qui en fait un matériau résistant et robuste. Il est conçu pour les boîtiers, les gabarits et les montages, les connecteurs et les prototypes fonctionnels.

Lors de la préparation du fichier de la buse à vide pour l’impression, McNulty a présenté une méthode semi-automatique et manuelle dans le logiciel PreForm de Formlabs. L’impression en un clic oriente la pièce de manière optimale pour la réussite de l’impression, en ajoutant des supports. Cette option est idéale pour remplir le volume de construction avec 20 copies d’une pièce. En revanche, la méthode semi-manuelle permet aux utilisateurs de sélectionner l’orientation appropriée, puis de générer automatiquement ou d’ajouter manuellement des supports. Le fichier d’impression peut ensuite être envoyé directement par WiFi à l’imprimante ou une clé USB peut être utilisée pour imprimer sans connexion internet.

Le logiciel permet de gérer plusieurs imprimantes à la fois, de voir si des imprimantes sont en cours d’utilisation, puis de sélectionner la machine adéquate pour produire le fichier. Avant de commencer le travail, l’imprimante s’assure que les cartouches ont leurs bouchons de ventilation ouverts, pour une bonne circulation de l’air, et vérifie les capteurs pour que le système atteigne la bonne température d’impression.

McNulty et moi ne sommes pas restés assis ensemble pendant les 59 heures nécessaires à l’impression d’une vingtaine de buses à vide, ni même pendant les 13 heures nécessaires à l’impression d’une seule. Si nous avions attendu que le système se termine, l’imprimante aurait émis un son, présenté une pop-up sur l’écran de menu et envoyé une notification au smartphone ou à l’ordinateur de McNulty. Au lieu de cela, nous nous sommes projetés vers l’avant jusqu’à la fin du travail, alors que le chef de produit sortait une plateforme de construction sur laquelle se trouvait une impression terminée.

McNulty a placé une plateforme complète de buses d’aspiration imprimées en 3D dans le réservoir de nettoyage livré avec la machine.

La première étape du post-traitement consisterait à prendre la plate-forme de construction avec les impressions, dégoulinant de résine liquide, et à insérer le lit dans le seau de rinçage de trente-sept litres rempli d’alcool isopropylique ou d’un autre solvant. Il s’agit d’un volume important, étant donné que les cartouches d’impression contiennent un litre et que la plupart des utilisateurs impriment des pièces d’une taille comprise entre un demi-litre et deux litres et demi. Une autre option consisterait à retirer les plus petites impressions et à les mettre dans le panier de lavage fourni (qui rappelle ceux utilisés pour les friteuses). 10 à 20 minutes plus tard et les impressions sont propres.

Après avoir laissé le solvant s’évaporer, un post-polissage peut être nécessaire, en fonction du matériau. Par exemple, le Tough 2000 doit être exposé à une lumière UV diffuse pour obtenir toutes ses propriétés, mais pas les résines grises, claires et blanches standard. Pour l’instant, il n’existe pas de Form Wash ou de Form Cure pour le Form 3L, mais il en existe pour les machines plus petites. Le Form Wash agiterait automatiquement les impressions dans le solvant avant de les sortir du seau pour les laisser sécher. Le Form Cure applique une lumière UV à 360 degrés sur les pièces pendant 30 à 60 minutes. Cependant, Formlabs travaille sur des versions à plus grande échelle de ces machines pour la Form 3L qui devrait sortir au quatrième trimestre de cette année.

Un grand lot d’arcs dentaires imprimés en 3D sur la Form 3L.

Dans le cas de la buse d’aspiration, très peu de supports ont été nécessaires, mais M. McNulty m’a montré quelques autres objets qui nécessitaient le retrait de certains supports, notamment un boîtier pour le ventilateur Medtronic, dont les fichiers ont été rendus publics l’année dernière. Parmi les autres exemples, citons un grand assemblage qui était fabriqué en plusieurs fois avec la plus petite machine, mais qui peut désormais être réalisé en une seule fois sur la 3L, ainsi que des arcs dentaires qui peuvent être fabriqués par lots de 20 à 25 à la fois.

M. McNulty souligne qu’il n’y a pas d’exigences en matière de chauffage, de ventilation et de climatisation pour la machine, si ce n’est un espace de travail bien aéré, et qu’elle ne produit pas de niveaux nocifs de composés organiques volatils. Bien que les pièces fabriquées à l’aide de la Form 3L soient isotropes en termes de propriétés physiques, ce qui signifie qu’une pièce se comportera de la même manière le long des axes X-Y et dans l’axe Z, les photopolymères ne sont toujours pas aussi résistants que les thermoplastiques.

« Ce n’est pas tout à fait comme une pièce moulée par injection », a déclaré McNulty. « C’est exactement ce que nous voulons atteindre. Je pense que c’est finalement l’objectif de l’industrie SLA vers lequel nous nous dirigeons tous. Mais les propriétés des matériaux ne sont pas encore tout à fait au point. Je pense que ce qui m’a vraiment enthousiasmé avec le LFS, la Form 3 et la Form 3L, c’est que la finition de surface se rapproche incroyablement de la qualité du moulage par injection. Mais les propriétés du matériau ne sont pas tout à fait au niveau de ce que vous obtiendriez avec quelque chose comme l’ABS. On n’en est pas loin et je pense qu’avec la sortie de nos résines techniques, l’allongement à la rupture et la résistance aux chocs se rapprochent de plus en plus, mais on n’en est pas encore là. Donc, pour tous ceux qui veulent vraiment profiter de la résistance maximale à l’impact de l’ABS, il est toujours préférable de le fabriquer en thermoplastique. »

C’est peut-être la raison pour laquelle Formlabs a lancé la Fuse 1, la première imprimante 3D à frittage laser sélectif (SLS) de Formlabs . Chaque technologie a ses avantages et, dans le cas présent, le SLS semble être extraordinaire pour les prototypes à très haute résolution, l’outillage et les pièces finales qui n’ont pas les mêmes exigences de résistance qu’une pièce fabriquée en thermoplastique. Pour tout le reste, le Fuse 1 pourrait être la solution. Nous procéderons prochainement à un examen virtuel de la Fuse 1.

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