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L'impression 3D par jet de liant (binder jetting) est un procédé de fabrication additive dans lequel une poudre (quartz, sable) est collée couche après couche par un liant. Lors de l'impression, une fine couche de sable est déposée puis liée par un liquide (le liant) aux endroits désirés. Puis un autre couche est appliquée, créant ainsi la pièce couche après couche. A la fin du procédé, la pièce est durcie puis refroidie.
Ce procédé est moins courant que les autres technologies d'impression 3D. Chez Jellypipe, nous utilisons le sable de quartz comme principal matériau dans ce procédé.
La pièce ainsi réalisée peut être utilisée telle quelle, sans traitement, pour des moules (en métal) ou pour des objets designs pour l'extérieur. Une couche transparente appliquée rend aussi la pièce imperméable. Une couleur (peinture) peut être appliquée à la demande.
L'impression ColorJet est un procédé dans lequel des objets tridimensionnels sont créés couche après couche à base de poudres polymères. Pendant le procédé un rouleau étale une fine couche de poudre polymère sur la plateforme d'impression et la comprime. L'objet est formé grâce à une encre liante appliquée aux endroits désirés. Après l'impression, la pièce est injectée d'une superglue qui la solidifie pour lui donner sa résistance finale.
La pièce peut être produite en blanc ou en couleurs qui doivent être définies dans le fichier 3D initial. Les formats 3MF, OBJ ou VRML sont supportés.
La technologie de fabrication additive FDM (Fused Deposition Modelling) utilise un procédé de fusion de filament fondu. En passant au travers de la buse de la tête d'impression, le fil plastique est fondu pour être appliqué couche après couche. L'objet est créé sur la plateforme de l'imprimante, appelé aussi lit d'impression. Dans ce procédé, les objets ne sont pas remplis complétement mais avec une structure de remplissage. Pour les parties en suspension, un support doit aussi être imprimé. Ce support permet d'éviter d'imprimer « dans les airs » et de réaliser n'importe quelle forme. Le matériau utilisé refroidi rapidement une fois la buse passée. A la fin, les supports sont enlevés et la surface de l'objet peut être polie ou vernie si nécessaire.
Les objets imprimés avec le procédé FDM sont peu chers et rapides à produire. Ce procédé est donc idéal pour la conception de prototypes ou d'objets d'exposition. De plus une large gamme de matériaux est disponible comme par exemple :
Le caoutchouc/flexible (pour les joints, amortisseurs de vibration...)
Plastique résistant aux UV
Composites
Retardateur de flamme
Dissipateur électrostatique
Plastiques renforcés en fibre de verre ou de carbone
Matériaux certifiés (pour l'agro-alimentaire, pour le médical, pour l‘aérospatiale ou l'industrie...)
Pour la production de pièces qui requièrent des détails importants, les technologies comme la Selective Laser Sintering SLS ou la Stéréolithographie SLA seront plus appropriées.
L'impression 3D MJF est un procédé basé sur la fusion de couches de poudre. La poudre de plastique est appliquée en fine couche les unes après les autres. Chaque couche est fondue aux endroits appropriés grâce à la tête d'impression qui dépose un liquide conducteur de chaleur. Pour garantir une haute précision, un liquide isolant est aussi appliqué pour délimiter les contours de l'objet. Les supports ne sont pas nécessaires avec cette technologie, qui autorise alors des géométries complexes.
Le procédé MJF est l'une des technologies d'impression 3D les plus rapide. De plus, les objets sont étanches et quasiment isotropes (résistance identique à la tension dans toutes les directions). La résolution d'impression est élevée ce qui apporte une excellente qualité de surface. Pour des pièces en couleur, les informations des couleurs sont directement intégrées dans le fichier 3D.
Dans le procédé d'impression 3D Polyjet, (aussi connu sous le nom de Multi-jet modelling MJM), on utilise une tête d'impression avec de nombreuses buses pour appliquer des gouttes de matériaux sur le plateau d'impression. Le liquide polymère est immédiatement durci par lumière UV. L'objet est ainsi construit couche après couche. Grâce aux fines goutelettes, des objets hautement détaillés peuvent être produits. De plus, le matériau fond avant d'être durci, ce qui permet de créer des surfaces très lisses. Pendant l'impression, les parties d'objets en suspension doivent être maintenues par des supports.
Avec le procédé d'impression 3D MJM, les pièces peuvent être directement imprimées en couleur. Les matériaux translucides, qui laissent passer la lumière, sont aussi disponibles. Enfin, grâce a cette technologie de fines gouttes, les dégradés de couleurs et de matériaux sont aussi possibles.
En stéréolithographie (SLA), le procédé de fabrication prends place dans un bac avec un fond escamotable, rempli de résine, le photopolymère. Au début, la surface d'impression est couverte d'une fine couche de résine. Un rayon laser (lumière UV) est utilisé pour créer la forme de la pièce désirée sur la résine. Celle-ci se solidifie après un court temps d'exposition et la surface d'impression est abaissée et la prochaine couche de polymère est solidifiée. Afin que les pièces en surplomb ne tombent pas dans le liquide, des structures de support sont nécessaires. Il existe aussi des imprimantes qui fonctionnent dans le sens opposé et impriment la pièce par le bas.
Avec la stéréolithographie, il est possible de produire des pièces transparentes grâce au matériau Clearvue transparent.
Dans l'impression par fusion sélective par laser (selective laser melting, SLM), une poudre métallique est appliquée couche après couche pour être fusionnée aux endroits définis. Les pièces, décomposées en couches dans le fichier 3D généré par le logiciel de tranchage (slicer) sont ensuite produites une à une.
Le procédé de fusion par laser (SLM) fonctionne d'une manière similaire au frittage par laser sélectif (SLS), mais la poudre métallique ne peut être compactée autant pendant le procédé. Il est donc nécessaire d'utiliser des supports pour les structures en surplomb. Ceux-ci sont ensuite enlevés, la pièce est alors dépoudrée ou sablée pour nettoyer sa surface. Souvent, les pièces peuvent aussi être polie par vibration pour obtenir une surface impeccable.
Grâce au procédé de fusion par laser, des structures et géométries complexes, voire même des filigranes peuvent être réalisés. L'un des grands avantages de l'impression 3D en métal est que les pièces fabriquées traditionnellement peuvent être optimisées dans leur forme en fabrication additive, afin de réduire le poids, le coût ou le temps de production.
Il existe un choix de différents métaux tels que l'acier, l'aluminium, et particulièrement le titane léger, l'acier Corrax, résistant à la corrosion et l'inconel, un alliage nickel-chrome-fer-molybdène.
Dans l'impression 3D par frittage sélectif par laser (selective laser sintering, SLS), de fines couches de poudre plastique sont déposées sur la plateforme d'impression. Chaque couche est frappée par un rayon laser juste avant son point de fusion afin de créer la forme désirée. Couche après couche, la pièce imprimée en SLS prends forme de bas en haut.
Ce processus de création par couche autorise n'importe quelles formes, même celles en surplomb. Les structures de support ne sont pas nécessaires, car les composants sont stabilisés dans le lit de poudre pendant la fabrication.
Le processus d'impression par frittage sélectif par laser est idéal pour le prototypage rapide. Ses points forts sont le faible coût ainsi que sa haute résistance chimique, mécanique et thermique. Différent matériaux sont proposés en fonction de l'usage de la pièce :
Renforcé en aluminium (PA-AL)
Résistance chimique (PP)
Renforcé en fibres (HST)
Ferme et flexible (PA-12)
Renforcé en fibres de verre (PA-GF)
Caoutchouc (flex)
Caoutchouc (TPU)
Le moulage sous vide est une technologie utilisée pour éviter les moules d'injection coûteux. Elle est particulièrement intéressante dans le processus de développement de pièces moulées par injection ou pour les petites et moyennes séries. Il est possible de produire des composants avec une qualité de surface très élevée - en qualité de moulage par injection. Cette technologie est également utilisée pour les prototypes, dont les propriétés doivent être très proches de celles des pièces moulées par injection. Comme son nom l'indique, le moulage sous vide est une technologie dans laquelle la matière est versée et répartie dans le moule au moyen d'un vide.
La fabrication fonctionne de la manière suivante : Tout d'abord, le composant - le positif - est fabriqué par impression 3D. La technologie de fabrication additive SLA est généralement utilisée à cet effet. Cette forme positive du composant souhaité est rectifiée de manière à ce que la surface ne présente plus de couches visibles et que les éventuelles petites erreurs de forme puissent être éliminées. Ce moule positif du composant est ensuite utilisé pour créer un moule de coulée avec la carotte, les élévateurs, etc. Le moule original est fabriqué en silicone. Le moule original est fabriqué en silicone et durci au four. Cela permet de créer un moule complexe avec une qualité de surface élevée. La coulée sous vide est ensuite utilisée pour produire les composants : le matériau est versé dans le moule et le vide est utilisé pour le répartir proprement dans toutes les cavités.
L'avantage de cette technologie est qu'elle permet de produire des formes complexes et des contre-dépouilles. En outre, les composants peuvent être produits dans la qualité du moulage par injection sans avoir recours à des outils de moulage par injection coûteux.
Le procédé de fabrication additive impression directe sur métal (DMP) fonctionne de manière presque identique à la SLM: une poudre métallique est appliquée couche après couche pour être fusionnée aux endroits définis. Les pièces, décomposées en couches dans le fichier 3D généré par le logiciel de tranchage (slicer) sont ensuite produites une à une.
Le direct metal printing (DMP) fonctionne d'une manière similaire au frittage par laser sélectif (SLS), mais la poudre métallique ne peut être compactée autant pendant le procédé. Il est donc nécessaire d'utiliser des supports pour les structures en surplomb. Ceux-ci sont ensuite enlevés, la pièce est alors dépoudrée ou sablée pour nettoyer sa surface. Souvent, les pièces peuvent aussi être polie par vibration pour obtenir une surface impeccable.
Grâce au procédé de fusion par laser, des structures et géométries complexes, voire même des filigranes peuvent être réalisés. L'un des grands avantages de l'impression 3D en métal est que les pièces fabriquées traditionnellement peuvent être optimisées dans leur forme en fabrication additive, afin de réduire le poids, le coût ou le temps de production.
Il existe un choix de différents métaux tels que l'acier, l'aluminium, et particulièrement le titane léger, l'acier Corrax, résistant à la corrosion et l'inconel, un alliage nickel-chrome-fer-molybdène.
Grâce à la technologie innovante Silicone Additive Manufacturing, ou SAM en abrégé, un nouveau silicone médical 100% certifié peut être produit par impression 3D. Pendant la fabrication additive, le matériau est durci couche par couche par de la lumière UV.
Les pièces en silicone répondent aux normes industrielles les plus élevées en termes de propriétés et de qualité : résolution et qualité de surface maximales. La précision correspond à la norme ISO DIN EN 2768-1 m. Par exemple, pour une dimension allant jusqu'à 6 mm, cela signifie que la valeur de tolérance n'est que de +/- 0,1 mm.
Grâce à la technologie SAM, les produits peuvent être fabriqués en lots allant jusqu'à 10 000 pièces.
Avec la technologie SAF, un liquide à haute absorption, sensible à l'infrarouge, est appliqué à la poudre du matériau, qui est ensuite fusionnée à la pièce à l'aide de têtes d'impression. Cela fonctionne plus précisément comme suit :
La poudre du matériau correspondant est répartie très uniformément sur l'ensemble du lit d'impression avec le système de gestion de la poudre BigWaveTM pour chaque nouvelle couche d'impression. Des têtes d'impression piézo-électriques sont ensuite utilisées pour appliquer le HAF (High Absorption Fluid) sensible à l'infrarouge de manière ciblée sur la poudre, à l'endroit où celle-ci doit ensuite être fusionnée pour former la pièce. Enfin, cette couche est ensuite exposée à un rayonnement infrarouge, ce qui provoque la fusion et la liaison de la zone où le HAF a été appliqué. Ces trois étapes sont répétées couche par couche jusqu'à ce que la pièce entière soit imprimée.
Ces couches de poudre réparties avec une grande précision empêchent toute surchauffe locale du matériau. Cela garantit des propriétés homogènes du matériau et une grande stabilité dimensionnelle des pièces. En outre, le système BigWaveTM permet de recycler directement l'excédent de poudre. D'une part, cela minimise la charge thermique de la poudre (vieillissement optimisé de la poudre) et, d'autre part, cela nécessite globalement moins de poudre. La première a une influence positive sur les propriétés mécaniques des composants et la seconde réduit les coûts d'exploitation du processus de fabrication additive.
Le procédé d'impression 3D DLP est similaire au procédé SLA déjà connu, mais offre l'avantage d'une qualité de surface et d'une précision des détails très élevées. La qualité des composants imprimés en 3D est comparable à celle du moulage par injection conventionnel. En outre, les composants sont imprimés beaucoup plus rapidement, ce qui est optimal pour la production additive en série.
La technologie de fabrication additive nouvellement disponible chez Jellypipe convient à un large éventail d'applications telles que les pièces détachées et les prototypes, le moulage par injection, le thermoformage ou même les composants de série de l'ordre de 100 à 1000+ pièces.
Dans le procédé DLP, la résine est polymérisée simultanément sur toute la surface de l'impression en disposant des sources de lumière UV. Dans le procédé SLA, similaire et connu jusqu'à présent, un laser polymérise le matériau étape par étape, ce qui prend beaucoup plus de temps. En raison de la vitesse d'impression accrue (jusqu'à 1 cm/min dans l'axe Z), les prix unitaires de la fabrication additive avec DLP sont nettement inférieurs, mais la qualité est supérieure. Elle convient parfaitement à la production de composants en série et constitue une véritable alternative au moulage par injection. Le fabricant d'imprimantes Nexa3D appelle ce procédé DLP LSPc (Lubricant-Sublayer-Photo-curing).
