Qu'est-ce que l'impression 3D par synthèse de lumière numérique (DLS) ? Un guide complet

La synthèse par lumière numérique (DLS) est une technologie d'impression 3D de nouvelle génération qui transforme la lumière et des résines liquides programmables en pièces polymères fonctionnelles présentant des détails fins. Contrairement aux procédés conventionnels couche par couche, la synthèse numérique de la lumière fabrique les pièces en continu, avec des géométries complexes, des surfaces lisses et une résistance uniforme dans toutes les directions. L'impression 3D DLS au carbone constitue donc une bonne option pour les applications d'ingénierie nécessitant des pièces prêtes pour la production.

Les concepteurs et fabricants de produits qui envisagent d’utiliser la synthèse numérique par lumière (DLS) au carbone ou une service d'impression 3D DLS au carbone doivent bien comprendre le procédé, les matériaux, les avantages et les inconvénients de cette technologie avant de pouvoir choisir la méthode de fabrication la plus adaptée.

Qu'est-ce que l'impression 3D par synthèse de lumière numérique (DLS) ?

La technologie « Carbon Digital Light Synthesis » est un procédé de fabrication additive utilisant des photopolymères. Elle repose sur la projection numérique de lumière, des optiques perméables à l'oxygène et une résine à double durcissement pour produire des pièces en trois dimensions.

Cette technologie repose sur le procédé CLIP (Continuous Liquid Interface Production) de Carbon. Au lieu de durcir et de décoller les couches une à une, le procédé CLIP permet de fabriquer des pièces en continu à partir d'un bain de résine. Comme les pièces se forment sans couches distinctes, elles se comportent beaucoup plus comme des composants moulés par injection que les impressions 3D classiques.

Comment fonctionne la synthèse de lumière numérique ?

La technologie Digital Light Synthesis repose sur la combinaison de trois éléments : une lumière UV projetée pour façonner la pièce, de l'oxygène pour contrôler la zone de polymérisation et de la chaleur pour conférer au matériau ses propriétés finales. Ensemble, ces éléments transforment la résine liquide en composants de qualité industrielle en cinq étapes :

La synthèse par lumière numérique repose sur trois éléments : la lumière UV projetée pour définir la pièce, l'oxygène pour déterminer où s'effectue le durcissement, et la chaleur pour conférer au matériau ses propriétés finales. Ensemble, ces éléments transforment la résine liquide en composants de qualité industrielle en cinq étapes :

• Projection d'images UV : Un système d’éclairage haute résolution projette des images en coupe transversale de la pièce à travers une fenêtre transparente et perméable à l’oxygène située sous la résine. La résine se solidifie là où la lumière est projetée.

• Durcissement contrôlé par l'oxygène : L'oxygène qui circule à travers la fenêtre empêche le durcissement d'une très fine couche de résine située directement au-dessus. Cette interface liquide empêche la pièce d'adhérer à la fenêtre.

• Fabrication continue de la pièce : à mesure que la lumière durcit la résine juste au-dessus de cette interface, la plate-forme d'impression s'élève progressivement. De la résine fraîche s'écoule sous la pièce, ce qui permet à celle-ci de se former de manière continue, et non par couches distinctes.

• Nettoyage : Après l'impression, la pièce est nettoyée afin d'éliminer toute résine non durcie présente à sa surface et à l'intérieur de ses cavités.

• Post-durcissement thermique : La plupart des résines à base de carbone sont des résines à double durcissement. Les pièces sont ensuite soumises à un processus de durcissement thermique prédéfini à l'intérieur d'un four industriel. La chaleur déclenche une réaction chimique secondaire qui entraîne le durcissement de la résine et la fixation de ses propriétés physiques.

Principaux avantages de l'impression 3D Carbon DLS

Avantages de l'utilisation de la technologie DLS au carbone La technologie d'impression 3D sont les suivants :

• Résistance isotrope : Résistance dans toutes les directions (X, Y, Z) sans lignes de couche.

• Finition de surface lisse : Pièces présentant une finition de surface similaire à celle des pièces moulées et pièces détaillées nécessitant moins de retouches.

• Flexibilité de conception : structures internes, treillis, assemblages sans outillage.

• Matériaux fonctionnels : Ces matériaux comprennent des résines souples, résistantes aux chocs, rigides et résistantes à la chaleur.

• Pièces destinées à l'utilisation finale : DLS est en mesure de produire des pièces de qualité industrielle, et pas seulement des prototypes.

Matériaux couramment utilisés dans la synthèse numérique de la lumière au carbone

Le choix du matériau influe sur les performances des composants. Les résines de carbone sont formulées pour répondre à certaines exigences techniques :

Applications de la synthèse numérique de la lumière

La synthèse de lumière numérique trouve des applications dans plusieurs secteurs industriels :

• Automobile : boîtierssur mesure, composants d'intérieur, clips, connecteurs et prototypes fonctionnels.

• Dispositifs médicaux : boîtier, guide chirurgical et composant sur mesure.

• Produits de grande consommation : semellespour chaussures, équipements de protection, appareils portables et conceptions ergonomiques.

• Équipements industriels : supports, fixations, joints d'étanchéité et pièces à géométrie complexe.

Synthèse par lumière numérique vs impression 3D classique

La technologie DLS se distingue de la SLA classique principalement par son procédé de polymérisation en continu et ses matériaux à double polymérisation.

Aucun de ces procédés ne convient à tous les projets ; le choix approprié dépend du matériau, de la géométrie, du volume, des tolérances et du coût.

Limites et considérations relatives à la conception

La technologie DLS présente plusieurs inconvénients que les fabricants potentiels devraient garder à l'esprit avant d'opter pour cette solution :

• Taille de la pièce : le volume d'impression définit la taille maximale pouvant être produite ; par conséquent, les pièces de grande taille doivent être divisées en plusieurs parties plus petites.

• Post-traitement : les processus supplémentaires de lavage et de durcissement thermique nécessitent un investissementsupplémentaire en temps et en argent.

• Contraintes liées aux matériaux : les propriétés disponibles dépendent des systèmes de formulation de résine compatibles.

• Coût à grande échelle : en cas de production en grandes quantités, le moulage par injection s'avère plus rentable.

L'usinage CNC peut s'avérer préférable lorsque des pièces métalliques, certains plastiques techniques ou des tolérances très strictes sont indispensables.

Pourquoi choisir le service d'impression 3D Carbon DLS de Norck ?

Pour exploiter pleinement le potentiel de la technologie Digital Light Synthesis, il faut disposer de la résine adaptée, d’une orientation adéquate des pièces et de conceptions compatibles avec le procédé. Le service d’impression 3D DLS Carbon de Norck associe la technologie Carbon à un accompagnement technique comprenant des conseils en matière de conception pour la fabrication (DFM) et des recommandations sur les matériaux. Norck proposant également l’usinage CNC et d’autres méthodes de fabrication, notre équipe est en mesure de recommander le procédé le mieux adapté à chaque composant.

Résumé

La technologie Digital Light Synthesis repose sur la fabrication continue de pièces et l'utilisation de résines techniques à double durcissement, associées à une grande souplesse de conception, afin de créer des pièces en polymère offrant les mêmes performances que des composants moulés. Des prototypes complexes à la production destinée à l'utilisation finale, la technologie Digital Light Synthesis permet aux fabricants d'obtenir plus rapidement des pièces fonctionnelles sans avoir recours à des outillages.

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