Imprimantes 3D à dépot de filament (FDM / FFF)

L’impression 3D par dépôt de matière fondue, ou impression 3D FDM (pour fused deposit modeling), est une méthode de fabrication additive dans laquelle des couches de matériaux sont fusionnées ensemble selon un modèle (fichier 3D) pour créer un objet. Le matériau est généralement fondu juste après sa température de transition vitreuse, puis extrudé selon un modèle à côté ou au-dessus des extrusions précédentes, créant ainsi un objet couche par couche.

En termes simples, une imprimante 3D FDM typique prend un filament de plastique (polymère) et le presse à travers une buse chaude, le faisant fondre et le déposant ensuite en couches sur le plateau d’impression. Ces couches sont fusionnées entre elles, s'accumulant tout au long de l'impression, et finissent par former la pièce finie.

La technologie FDM est identique à la technologie Fused Filament Fabrication (FFF), mais le terme "Fused Deposition Modeling" et l'abréviation "FDM" ont été déposés par Stratasys en 1991, créant ainsi le besoin d'un second nom.

De nombreux types de matériaux peuvent être utilisés avec les techniques FDM, y compris les thermoplastiques les plus courants, le chocolat, les pâtes, et même des matériaux "exotiques" comme le thermoplastique infusé de métal ou de bois.

Largement accepté comme le moyen le plus simple de réaliser une impression 3D, le FDM est bon marché et assez efficace. C’est pourquoi les imprimantes 3D FDM dominent aujourd’hui le marché de l'impression 3D.

Les différents types d’imprimantes 3D FDM

Les variations du système d'extrusion des imprimantes 3D à modélisation par dépôt de fil comprennent, sans s'y limiter, les éléments suivants :

• Les extrudeuses à filaments, le modèle le plus courant et le plus polyvalent, utilisent des bobines de filaments thermoplastiques. 

• Les extrudeuses de granulés, échangeant le filament contre des granulés de plastique,

• Les extrudeuses à chocolat,

• Les extrudeuses à pâtes, qui permettent d'extruder n'importe quelle pâte. Les utilisations courantes sont la céramique, le béton et l'alimentation. L'extrusion de pâtes est parfois laissée dans sa propre catégorie, car la pâte n'est pas nécessairement un matériau thermoplastique.

Le thème commun à toutes ces variantes est l'extrusion d'une substance par une buse sur un plateau de construction et/ou la fusion par la chaleur ou l'adhésion du matériau à une couche précédente selon des modèles spécifiques pour créer une forme, ce qui constitue la base d'une imprimante 3D FDM.

D'autres variations dans l'impression 3D FDM incluent les systèmes de mouvement pour les 3 axes d'une imprimante. Les deux principales variantes sont les imprimantes 3D cartésiennes et les imprimantes 3D delta. Chacune présente des avantages par rapport aux autres, mais elles utilisent toutes la même méthode générale d'impression. 

Avantages et inconvénients des imprimantes FDM

La FDM offre un certain nombre d'avantages par rapport aux autres méthodes d'impression 3D, mais elle présente aussi quelques inconvénients.

Avantages

L'un des principaux avantages de l'impression 3D FDM est son évolutivité : Elle peut être facilement adaptée à n'importe quelle taille. En effet, la seule contrainte liée à la taille de la zone d’impression est le mouvement de chaque portique : si l'on allonge les rails du portique, la zone de construction peut être agrandie. Bien sûr, il y a quelques problèmes mineurs, et à un certain point le coût n'est plus compensé par les avantages, mais aucune autre conception d'imprimante n'est capable d'être mise à l'échelle aussi facilement avec aussi peu de problèmes que la FDM.

L'un des avantages les plus évidents d'une conception facilement modulable est le rapport coût/taille. Les imprimantes FDM ne cessent de s'agrandir et de diminuer leur coût, en raison du faible coût des pièces et de la simplicité des conceptions. Les autres styles d'imprimantes coûtent plus cher simplement parce qu'il est difficile de les faire évoluer et que les composants clés sont encore assez chers. 

Un autre avantage est la flexibilité des matériaux. Sur n'importe quelle imprimante FDM, une grande variété de matériaux thermoplastiques et de filaments exotiques peuvent être imprimés avec relativement peu de mises à niveau et de modifications, ce qui ne peut être dit des autres styles où le matériau doit être une résine ou une poudre fine.

Inconvénients

L'un des inconvénients les plus souvent cités de l'impression 3D FDM est la qualité ou le détail des pièces. Étant donné que le matériau doit être extrudé en couches et qu'il a une certaine épaisseur prédéfinie par la buse, les impressions très détaillées sont difficiles à réaliser et nécessitent souvent beaucoup de post-traitement pour obtenir un aspect professionnel et fini. Un autre inconvénient des couches dans l'impression FDM est qu'elles créent un point faible inhérent dans l'impression où chaque couche est jointe, ce qui rend les impressions moins solides et inadaptées à certaines applications. Cependant, cet inconvénient est de moins en moins pertinent car les fabricants mettent sur le marché des matériaux de qualité industriels spécifiquement conçus pour la durabilité et la solidité. 

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