Comparaison entre l'impression 3D et les procédés de fabrication traditionnels pour le plastique

Initialement créée à des fins de prototypage, l'impression 3D ou fabrication additive s'est développée pour devenir un nouveau procédé de fabrication. Cette technique permet tant de fabriquer des produits finis que des prototypes et s'avère avantageuse dans un certain nombre de cas. En effet, l'impression 3D permet la personnalisation de masse, la réalisation de formes complexes ou toutes assemblées mais également la production de petites séries, à des prix compétitifs.

Cette page a pour but de vous aider à comprendre la différence entre les différentes techniques d'impression 3D et les modes de production traditionnels, afin que vous puissiez savoir ce qui convient le mieux à vos projets. Vous trouverez ces informations dans les catégories suivantes :


Impression 3D vs injection molding ebook

Impression 3D et méthodes de production traditionnelles : quelles différences ?

Impression 3D : différents procédés

Il existe plusieurs procédés et technologies d'impression 3D : Frittage sélectif par laser (ou SLS : Selective Laser Sintering), Jet de liants (Binder Jetting), Stéréolithographie (SLA), Polyjet, Dépôt de fils (ou FDM/FFF : Fused Deposition Modelling/Fused Filament Fabrication), etc.

Pour en savoir plus sur les différentes méthodes de fabrication additive, nous vous invitons à consulter notre page sur les différents procédés et technologies d'impression 3D .

Les procédés de fabrication traditionnels

Il existe quatre grandes familles de techniques de fabrication traditionnelles : le moulage, l'usinage (retrait de matière), le formage et l'assemblage (soudage, collage, etc.). De même que l'impression 3D, ces procédés ont leurs avantages et inconvénients. Pour en savoir plus sur chaque procédé, cliquez sur les liens ci-dessous :


Comparaison des procédés de fabrication


Procédé Description Détails (mm) Avantages Inconvénients Applications
Frittage sélectif par laser Fusion laser de fines particules de poudre Couches : 0.06-0.15

Détails : 0.3

Surface : légèrement rugueuse

Temps de fabrication : rapide

Résistant
Formes complexes
Volume de construction important
Diversité des pièces produites
Possibilité de faire des pièces articulées ou avec des inclusions d'éléments
Surface légèrement granuleuse Boîtiers électroniques
Montures (lunettes, bijoux, etc.)
Produits personnalisés
Matériel aérospatial
Prototypes et objets assemblés
Stéréolithographie Polymérisation d'une résine liquide à l'aide d'un laser UV Couches : 0.06-0.15

Détails : 0.1

Surface : lisse

Temps de fabrication : moyen

Finesse des détails
Etat de surface
Fragilité de certains éléments
Sensible à la lumière de soleil et à la chaleur
Médical/Dentaire
Boîtiers électroniques
Modèle pour la fonte
Art
Jet de liants Agglomération de fines particules de poudre par jets de liants Couches : 0.089-0.12

Détails : 0.4

Surface : rugueuse

Temps de fabrication : très rapide

Impressions multicolores
Vitesse d'impression
Fragilité
Surface rugueuse
Prototypes et objets multicolores
Figurines
Polyjet Gouttes de polymère projetées et polimérisées par UV Couches : 0.016-0.032

Détails : 0.2

Surface : lisse

Temps de fabrication : rapide

Finesse des détails
Haute précision
Impression en plusieurs matériaux possible
Faible résistance du matériau
Sensible à la lumière du soleil et à la chaleur
Dispositifs médicaux
Prototype et objets complexes et multimatières
Prototypes et objets assemblés
Dépôt de fil Dépôt d'un filament thermoplastic en fusion Couches : 0.1-0.3

Surface : très rugueuse

Temps de fabrication : lent

Résistance des pièces
Prix peu élevé
Etat de surface
Temps de fabrication
Boîtiers électroniques
Montures (lunettes, bijoux, etc.)
Produits personnalisés
Injection plastique Injection du matériau dans un moule Surface : lisse

Tolérance : 0.050
Grande variété de matériaux
Quantités importantes
Tolérance élevée
Très bon état de surface
Coût initial élevé
Délais importants
Pièces à paroies fines uniquement
Automobile
Aerospacial
Electronique
Packaging
Contenants

Usinage Retrait de matière Surface : lisse

Tolérance : 0.025 um
Tout types de matériaux
Tolérance élevée
Délais de production raisonnables
Peu adapté pour des pièces complexes
Coût des équipements élevé
Taux de rebus important
Dispositifs et appareillages
Automobile
Aerospacial

Formage Etirements et mises en forme de fines feuilles de matière Surface : lisse

Tolérance de l'ordre de 1mm
Pièce de grande taille
Prix abordable
Uniquement thermoplastiques
Formes limitées
Pièces à paroies fines uniquement
Contrôle unilatéral

Packaging
Contenants
Paneaux
Assemblage Soudures et fixation de pièces Dépend des produits semi-finis

Tous types de matériaux Délais importants
Coûts élevés
Automobile
Electronique
Médical

Les informations ci-dessus sont données à titre indicatif. Elles dépendent des machines, de leur producteur et du matériau utilisé. Il vous appartient de prendre les précautions nécessaires pour les adapter aux contraintes physiques liées au modèle que vous souhaitez produire.

choisir le bon procédé : les critères de sélection

Afin de sélectionner le procédé de fabrication qui vous convient le mieux, il est important d'identifier vos critères de sélection. Vous trouverez dans cette partie quelques questions à vous poser pour choisir le procédé qui vous convient.

Quantité : quelle quantité voulez-vous produire ?

Les méthodes de fabrication traditionnelles telles que le formage ou le moulage par injection sont adaptées à des productions en grande séries. L'impression 3D convient mieux et est plus économique pour la production de petites séries. Le graphique ci-dessous illustre le coût unitaire estimé d'un poignée de GoPro en fonction de la quantité produite pour le moulage par injection (Quickparts) en comparaison avec le frittage sélectif par laser (Sculpteo). Dans ce cas, l'impression 3D est l'option la plus économique pour les 486 premières unités.
price depending on quantity chart

Pour en savoir plus, nous vous invitons à télécharger notre étude comparative entre impression 3D et moulage par injection plastique .


Délais : dans quels délais avez-vous besoin de vos pièces ?

Les procédés de fabrication traditionnels nécessitent l'utilisation de moules ainsi que d’installations conséquentes afin d'accélérer la production. Il faut compter 15 à 60 jours (si ce n’est plus) avant d'avoir une première pièce. Dans le cas de l'impression 3D, les pièces peuvent être imprimées à la demande sans avoir besoin de mettre en place des outillages spécifiques. Ceci permet de réduire considérablement les délais (de l'ordre de 2 à 3 jours). Dans le cas de la poignée Go Pro, Quickparts estime un délai de l'ordre de 15 jours ouvrés pour un volume de 25 à 1000 unités, quand Sculpteo estime un délais de 3 jours ouvrés pour 25 pièces et de 7 jours ouvrés pour 1000 pièces.

Forme/Complexité : quelle est la forme de votre produit ?

Utiliser une imprimante 3D professionnelle constitue le meilleur choix pour produire des objets complexes, des composants déjà assemblés ou des pièces qui doivent être personnalisées. En effet, l'impression 3D permet de produire pour un coût moindre des objets difficiles voire impossibles à produire via des technologies de fabrication plus traditionnelles, tels que le moulage, l'usinage ou le formage.

Sélection du matériau : quel matériau utiliser ?

Les modes de fabrication traditionnels tels que le moulage par injection et le formage peuvent utiliser un grand panel de matériaux. Ce choix est plus limité pour l'impression 3D. Le dépôt de fil fondu (FDM) est limité aux thermoplastiques extrudables et le frittage laser (SLS) nécessite une poudre thermoplastique spécifique à la machine employée. Enfin, les usages de la stéréolithographie et du Polyjet se limitent aux résines époxyde et à l'acylate photodurcicable. Pour en savoir plus sur les matériaux dédiés à l'impression 3D proposés par Sculpteo, vous pouvez vous référer à notre page Matériaux.

Considérations techniques

À mesure que les technologies de l'impression 3D grandissent, de nouveaux types de matériaux avec différentes caractéristiques apparaissent. Le graphique ci-dessous présente une sélection de matériaux et compare leur résistance à la traction. La légende sur la droite indique quelle technologie est capable d'imprimer avec quel matériel.


résistance à la traction impression 3d

Comme le montre le graphique, les thermoplastiques tels que l'ULTEM et l'ABS peuvent tout aussi bien être utilisés pour l'impression de dépôt de fil fondu (FDM/FFF) que pour le moulage par injection et le formage. L'impression 3D permet donc de travailler des plastique ayant une résistance élevée. Cependant, la stéréolithographie et le Polyjet nécessitent des résines photodurcissables, et ne peuvent pas utiliser les matériaux cités précédemment. Pour compenser, les fabricants d'imprimantes 3D professionnelles ont développé des matériaux imitant la performance de certains de ces plastiques (comme le Digital ABS et l'Accura PEAK) et introduire des propriétés élastomère (comme les résine Tango Plus et Formlab's Flexible, indiquées sur le graphique ci-dessus.) Cependant, il est important de se souvenir que ces résines sont photosensibles : elles sont donc plus susceptibles de réagir à la lumière.

L'impression 3D procède par superposition de fines couches de matière. L'état de surface dépend donc de l'épaisseur de chaque couche. Selon les procédé d'impression 3D indiqués dans le graphisme comparatif ci-dessus, une couche peut mesurer entre 0,06mm et 0,3mm. Cela peut donner un aspect rugueux ou « strié » aux objets, particulièrement sur les surface incurvées. Les imprimantes 3D de haute qualité tendent à imprimer des couches plus fines que les imprimantes grand public, et ce pour un meilleur rendu. Les résultats par moulage à injection et thermoformage sont plus lisses et peuvent créer différents aspects de surface ou de textures.

Synthèse comparative

Pour la production en petite série, les pièces aux géométries complexes, les composants assemblés, les parties qui ont besoin d'être personnalisées, ou simplement si vous avez besoin de recevoir votre objet rapidement, utiliser une imprimante 3D professionnelle constitue le meilleur choix. Cependant, si les propriétés du matériau et l'état de surface sont des aspects essentiels, que la complexité de fabrication est faible, et que le volume de production est élevé, l'usinage CNC peut être une meilleure option. Pour la fabrication d'objets en très grande série ou de composants relativement simples, il vaut mieux se tourner vers les techniques de moulage par injection ou de formage. Tout ceci vous semble encore trop flou ? Pour vous aider à choisir le procédé de fabrication le mieux adapté à votre projet, utilisez le tableau ci-dessous.


SLA SLS Polyjet FDM/FFF Binder
Jetting
CNC Injection
Plastique
Formage Assemblage
Coût- Volume faible right right right right right neutral wrong wrong wrong
Coût- Volume élevé wrong wrong wrong wrong wrong wrong right right neutral
Délais right right right right right right wrong wrong wrong
Matériaux neutral neutral neutral neutral wrong right right right right
Etat de surface neutral neutral neutral wrong wrong right right right right
Tolérance right neutral right wrong wrong right right right right
Assemblage intégré right right right right right wrong wrong wrong wrong
Complexité right right right right right neutral neutral wrong wrong
Personnalisation right right right right right right wrong wrong wrong

right bon, neutral moyen, wrong mauvais



×