Choisir son imprimante 3D

Choisir son imprimante 3D

Par André Gaul, T.P.A.D.

Les imprimantes 3D sont devenues un outil indispensable pour les laboratoires dentaires et la variété toujours croissante de matériaux imprimables continue d’élargir leur gamme d’applications, allant des modèles dentaires, pièces calcinables et gouttières occlusales aux prothèses dentaires et aux couronnes provisoires. Avec autant de marques et de modèles disponibles sur le marché aujourd’hui, en choisir une peut être décourageant. Les informations suivantes peuvent, espérons-le, vous aider à savoir ce qu’il faut rechercher et ce qu’il faut demander lorsque vous parlez à votre représentant.

Technologies d’impression 3D

Les types d’imprimantes 3D peuvent être divisés en deux technologies : Filament et SLA (abréviation de stéréolithographie).

Filament

L’imprimante à filament, comme la Renfert Simplex, emploie un filament de plastique extrudé à travers une buse chauffée pour construire le modèle à partir de zéro, couche par couche. Ce type d’imprimante présente l’avantage d’être très simple d’utilisation et de nécessiter peu d’entretien. Cependant, sa gamme d’application est limitée aux modèles orthodontiques peu détaillés en raison de la taille relativement grande de la buse d’extrusion créant une finition de surface moins qu’idéale pour des applications plus fines. Ce type d’imprimante ne prend pas non plus en charge l’utilisation de résines biomédicales populaires utilisées pour les applications dentaires.

SLA

La stéréolithographie divise le modèle à imprimer en couches horizontales et chacune de ces couches est ensuite projetée en lumière ou dessinée au laser, une à la fois, à travers une cuve remplie de résine liquide photosensible. Tout en étant de nature plus complexe et nécessitant plus d’entretien que l’imprimante à filament, c’est de loin l’imprimante la plus utilisée dans le secteur dentaire aujourd’hui. La haute résolution de cette technologie peut produire des modèles très détaillés et précis, lui permettant ainsi une gamme d’applications beaucoup plus large.

La technologie SLA elle-même est subdivisée en plusieurs types :

Laser

L’imprimante laser SLA, fabriquée par la compagnie Formlabs utilise un laser mobile pour dessiner et polymériser chaque couche, une à la fois. C’est la première technologie SLA à entrer dans le secteur dentaire. Bien que précis et offrant un espace d’impression généreux, elle est très lente et comporte de nombreuses pièces mécaniques susceptibles de tomber en panne. Ces imprimantes sont également limitées aux résines du fabricant.

DLP

DLP est l’abréviation de Digital Light Processing, une technologie développée par Texas Instruments. Elle utilise un projecteur UV numérique, incorporant un type de puce spécial (appelée DMD), pour projeter et polymériser chaque couche, une à la fois, jusqu’à ce que le modèle soit complètement formé. DLP est la deuxième technologie la plus ancienne à apparaître dans le secteur dentaire. Elle est beaucoup plus rapide qu’une imprimante laser, car elle polymérise chaque couche d’un seul coup et est également très précise. Elle est cependant assez chère du fait de la complexité de fabrication des puces DMD et est limitée dans la taille de sa surface imprimable par la résolution de son projecteur. Plus la résolution du projecteur est élevée (ex : 1 920 x 1 080 pixels versus 3 840 x 2 160 pixels), plus l’imprimante coûte cher. Malgré leur surface d’impression plus petite et leur coût relativement élevé, les imprimantes DLP, telles que la AccuFab-D1s, restent un choix populaire pour les laboratoires dentaires. Elles nécessitent peu d’entretien et sont très fiables. Le seul composant qui nécessite un remplacement habituel est le film FEP antiadhésif au fond de la cuve de résine (ou la cuve elle-même si le film n’est pas amovible). Le projecteur DLP lui-même est bon pour 20 000 à 50 000 heures d’impression.

LCD

Les imprimantes LCD modernes, comme la Sonic 4K, Sonic XL 4K et la AccuFab-L4D, utilisent un écran LCD 4K monochrome pour afficher les couches (sous forme de masque de calque) tandis qu’une source de lumière UV parallèle sous l’écran LCD durcit les couches de résine. Les imprimantes LCD "Mono 4K", comme on les appelle, peuvent être tout aussi précises que les DLP, mais sont intentionnellement un peu plus lentes en raison de la nécessité de produire moins d’énergie lumineuse. Vous voyez, les pixels de l’écran LCD sont sensibles à la chaleur. Si trop d’énergie est produite à la fois par la source de lumière LED ci-dessous, les pixels de l’écran LCD s’éteindraient rapidement. Cela se traduit par le fait que chaque couche de résine est exposée à une quantité d’énergie inférieure (afin de ne pas brûler les pixels LCD) pendant une période plus longue afin de durcir. Par exemple, en utilisant la même résine, l’imprimante DLP peut durcir une couche de 50 µm en 2 secondes tandis que l’imprimante LCD nécessitera 3,8 secondes. Cependant, ce que l’imprimante LCD 4K manque en vitesse par couche, elle peut compenser par une surface d’impression beaucoup plus spacieuse, tout en conservant la précision et la reproduction des détails fins, et cela à un prix beaucoup plus abordable qu’une imprimante 4K DLP. Les imprimantes LCD sont en effet beaucoup moins chères que les imprimantes DLP en raison du coût de fabrication nettement inférieur des composants de base (LED et écrans LCD). Il convient de noter cependant qu’elles peuvent coûter plus cher en entretien annuel qu’une imprimante DLP en fonction du nombre d’heures d’impression par jour. En effet, en plus du film antiadhésif au fond de la cuve, l’écran LCD doit être remplacé toutes les 2000 à 3000 heures d’impression, ce qui représente en moyenne un remplacement par an si l’imprimante LCD imprime pendant 40 heures/semaine, 52 semaines par an (totalisant 2080 heures). De plus, le panneau LED qui fournit la source de lumière qui durcit les couches de résine commence, avec le temps, à s’affaiblir et doit éventuellement également être remplacé car ses LED n’émettent plus suffisamment d’énergie pour durcir correctement les couches de résine. Heureusement, les écrans LCD 4K (ex : pour Sonic XL 4K 2022) et les modules de remplacement LED (ex : pour AccuFab-L4D) sont relativement bon marché et faciles à remplacer par le propriétaire.

Précision

La plus grande préoccupation lors de l’achat d’une imprimante 3D est sa précision, et à juste titre. Cependant, la précision est souvent confondue avec la résolution. Une résolution d’écran ou de projecteur plus élevée (ex : 1080 vs 4K vs 6K), bien qu’importante, ne donne pas automatiquement une plus grande précision dans une pièce imprimée. Une imprimante à résolution inférieure peut en fait produire des pièces plus précises qu’une imprimante à résolution plus élevée si d’autres exigences ne sont pas remplies. Ces autres exigences incluent une colonne d’axe Z robuste et stable (les rails verticaux sur lesquels la plate-forme d’impression se déplace), un moteur à mouvement lisse et précis (le moteur qui alimente le mouvement de la plate-forme de construction le long des rails de guidage), une cuve à résine avec un système de séparation efficace (pour permettre aux couches de résine polymérisée de se séparer du fond de la cuve sans se déformer). Enfin et surtout, une imprimante précise doit être bien calibrée pour chaque résine qu’elle utilise.

Logiciel de découpage

Une imprimante 3D ne sert à rien si elle n’est pas jumelée à un bon logiciel. La fonction principale du logiciel est de préparer la tâche d’impression qui est administrée à l’imprimante. Cela implique de charger vos modèles ou pièces 3D, de sélectionner le matériau de résine et l’épaisseur de couche souhaitée (ex : 50µm ou 100µm) et d’ajouter des supports aux pièces qui en ont besoin. On l’appelle un logiciel de découpage car la dernière chose que fait celui-ci est de découper les objets à imprimer en couches horizontales de l’épaisseur choisie, avant de compiler toutes ces informations dans un seul fichier que l’imprimante peut traiter. Le logiciel peut avoir des fonctions et des outils supplémentaires qui peuvent être pratiques à avoir, tels que l’étalonnage de la résine, la construction de modèles à partir de scans intra-oraux, l’ajout de texte, des outils de coupe et de mise à l’échelle, etc. Indépendamment de ce qui est ajouté, le logiciel devrait, à tout le moins, bien remplir sa fonction principale, sans bogues ni accrocs. L’interface utilisateur doit également être intuitive et le logiciel facile à apprivoiser car, avouons-le, dans un environnement de production, personne n’a le temps de s’enliser dans un logiciel maladroit et compliqué.

Ayant utilisé plus d’une douzaine de logiciel de découpage à ce jour, je suis d’avis que le logiciel parfait, celui qui coche toutes les cases, spécifiquement pour les applications dentaires, n’a pas encore été inventé. On semble toujours devoir faire des compromis quelque part. Certains sont très proches de la perfection tandis que d’autres en sont si éloignés qu’ils disqualifient une imprimante autrement très bonne.

Options matérielles

Comme les ordinateurs et les téléphones intelligents, l’ingénierie de l’impression 3D est en constante évolution. Les fabricants travaillent dur pour développer les dernières innovations qui rendront une imprimante meilleure et plus rapide. Mais un aspect à ne pas négliger lorsqu’on magazine une imprimante 3D, notamment pour les applications dentaires, est le choix des résines. D’une part, vous avez des systèmes fermés vous limitant aux propres résines du fabricant de l’imprimante, qui, le plus souvent, coûtent plus cher. D’autre part, vous avez des systèmes ouverts qui vous laissent libre cours à vos choix de résine. Cette dernière semble être la meilleure option, en théorie, mais si seules quelques résines ont été validées sur cette imprimante ouverte, c’est-à-dire qu’elles ont des paramètres de résine existants, votre gamme d’applications peut être sévèrement limitée. Si le rôle de l’imprimante est strictement pour des modèles, ce n’est pas un facteur décisif, en autant que soit disponible au moins une résine à modèle de bonne qualité. Mais si l’objectif est d’avoir la liberté d’imprimer tout le spectre des applications dentaires, y compris les dispositifs médicaux tels que des plaques occlusales, des prothèses dentaires et couronnes provisoires, disposer d’une grande variété de résines validées pour l’imprimante devient plus critique.

Autres considérations

Connexions sans fil et Ethernet

Si vous prévoyez seulement faire de l’impression occasionnelle, le transfert de vos tâches d’impression de votre ordinateur vers l’imprimante via une clé USB est adéquat. Mais si vous prévoyez d’utiliser votre imprimante quotidiennement et efficacement, le Wi-Fi devient alors indispensable. Si le signal Wi-Fi n’est pas fiable dans votre établissement et qu’il n’y a aucun moyen de le contourner (les répéteurs de signal Wi-Fi n’aident pas), recherchez une imprimante avec un port Ethernet afin de pouvoir la connecter physiquement à votre réseau local.

Cuves de résine supplémentaires et plate-forme d’impression

Si vous envisagez d’utiliser plusieurs types de résine avec la même imprimante, en particulier celles biocompatibles, il est conseillé d’acquérir des cuves de résine et des plates-formes d’impression supplémentaires, et de désigner un ensemble pour chacune des résines afin d’éviter la contamination croisée et de faciliter le passage d’une résine à l’autre beaucoup plus rapidement et sans tracas. L’AccuFab-L4D est livrée avec deux cuves à résine. Certaines imprimantes utilisent des cuves en résine avec un fond en verre solide. Ceux-ci rendent le remplacement de la cuve en résine un peu plus compliqué que les imprimantes qui utilisent des cuves en résine avec juste un fond en film FEP. En effet, la plate-forme d’impression doit être remise à niveau à chaque fois.

Soutien technique

L’impression 3D n’est pas quelque chose qui se produit comme par magie en appuyant sur un bouton. Un peu comme un four à porcelaine, il y a une courbe d’apprentissage et une période d’essais et d’erreurs. Être soutenu par un revendeur compétent, qui peut vous aider à traverser cette période, est essentiel pour une expérience positive et pour vous aider à tirer le meilleur parti de votre investissement. Lorsque vous achetez une imprimante 3D, demandez au revendeur quelle est son expérience pratique avec celle-ci et quel type de soutien il offre à ses clients. Même si vous avez de l’expérience avec une ancienne imprimante, supposez que vous aurez besoin d’une certaine forme d’assistance avec la nouvelle.

Quel est le bon moment pour acheter ?

Comme mentionné précédemment, les fabricants d’imprimantes 3D s’efforcent en permanence d’innover. Dans cet esprit, on peut être déchiré entre acheter une imprimante maintenant et attendre la sortie du prochain modèle. Depuis que DenPlus a commencé à les vendre, nous avons vu une nouvelle imprimante 3D sortir plus ou moins tous les deux ans, sans aucun signe de stagnation en vue. Tenter de pérenniser son investissement, c’est comme nager à contre-courant. Les imprimantes 3D d’aujourd’hui ont cependant atteint un niveau de maturité qui peut produire des résultats très appropriés pour les applications dentaires actuelles. Le meilleur moment pour acheter une imprimante 3D est lorsque vous êtes prêt à commencer à l’utiliser immédiatement. Ainsi, lorsque le dernier modèle sortira, le vôtre sera déjà rentabilisé.