Jetting de matériaux

Parmi toutes les technologies de fabrication additive, le jetting de matériaux (MJ) se distingue par sa capacité à offrir une qualité de surface et une précision géométrique inégalées. À l’instar d’une imprimante à jet d’encre, mais en trois dimensions, ce procédé permet de fabriquer des pièces en déposant avec précision de minuscules gouttelettes de photopolymère, qui sont ensuite durcies à l’aide d’une lumière UV. Souvent comparée à la technique du jet de liant en raison de la similitude de son nom, la technique du jet de matériau est totalement différente, tant au niveau du mécanisme que du cas d’utilisation. Il s’agit d’une méthode de choix lorsque l’aspect visuel et la précision dimensionnelle ne sont pas négociables.

Qu’est-ce que la projection de matériaux ?

Le jetting est un procédé de fabrication additive dans lequel des gouttelettes de matériau de construction – généralement des photopolymères liquides – sont déposées sur une plateforme de construction par l’intermédiaire de plusieurs têtes d’impression. Ces gouttelettes sont immédiatement durcies (solidifiées) à l’aide d’une lumière ultraviolette (UV), ce qui permet à l’imprimante de créer des objets solides couche par couche.

Plusieurs têtes d’impression peuvent distribuer simultanément différents matériaux, ce qui permet de réaliser des impressions multi-matériaux et en quadrichromie au cours d’un même travail. C’est ce qui rend MJ unique parmi les méthodes d’impression 3D, en particulier lorsqu’il s’agit de réaliser des prototypes haute fidélité ou des modèles visuels détaillés.

Comment fonctionne la projection de matériaux

Le processus commence par la projection d’une fine couche de matériau sur la plaque de construction. Chaque gouttelette est immédiatement durcie par une lampe UV qui se déplace le long de la tête d’impression. Lorsqu’une couche est terminée, la plate-forme de construction s’abaisse d’une fraction de millimètre et la couche suivante commence.

Les matériaux utilisés pour le jetting sont généralement stockés dans des cartouches et maintenus à des températures optimales pour garantir une viscosité et un comportement de jetting adéquats. Les pièces sont imprimées avec une résolution fine – souvent avec des hauteurs de couche aussi faibles que 16 microns – ce qui permet d’obtenir des surfaces extrêmement lisses et des détails très nets.

Principales applications de la projection de matériaux

La projection de matériaux est principalement utilisée dans les domaines où le réalisme visuel et la précision sont essentiels. Ses applications sont les suivantes :

la conception de produits et la modélisation de concepts,
la modélisation dentaire et médicale,
le prototypage de bijoux,
des prototypes en couleur pour l’électronique grand public ou l’emballage,
la microfluidique et les assemblages minuscules nécessitant des tolérances inférieures à 0,1 mm.

En bref, il ne s’agit pas d’une méthode pour les pièces fonctionnelles soumises à des contraintes mécaniques, mais elle est idéale pour la validation des formes, la présentation et les approbations préalables à la fabrication.

Matériaux disponibles

La projection de matériaux repose sur des photopolymères, des cires et des résines élastomères qui peuvent être projetés sous forme liquide et durcis rapidement. Il s’agit notamment de

les résines opaques rigides (simulant l’aspect de l’ABS ou du PP),
résines transparentes (pour visualiser les caractéristiques internes),
des matériaux flexibles de type caoutchouc (pour les joints d’étanchéité ou les prototypes tactiles),
les cires de coulée (pour le moulage à la cire perdue en bijouterie ou en dentisterie),
(permettant des impressions en couleur basées sur le CMYK).

Bien qu’ils soient mécaniquement plus faibles que les thermoplastiques techniques, ces matériaux offrent un niveau de détail et une finition de surface remarquables.

Avantages et inconvénients de la projection de matériaux

Avantages

– finition de surface exceptionnelle – ne nécessite souvent aucun traitement ultérieur,

– haute résolution – excellente pour les détails fins et les parois minces,

– capacité de couleur – permet de réaliser des prototypes visuels réalistes,

– Impression multi-matériaux – permet d’obtenir des textures hybrides, de la transparence et des couleurs.

Inconvénients

– propriétés mécaniques limitées – ne convient pas aux pièces fonctionnelles soumises à des contraintes,

– le coût des matériaux – les résines sont généralement chères,

– sensibilité aux UV et à la température – les pièces imprimées peuvent se dégrader avec le temps,

– élimination du support – les structures de support en forme de cire doivent être fondues ou dissoutes

Jets de matière vs extrusion de matière (FDM)

Le jet de matière et l’extrusion de matière (par exemple, FDM) diffèrent fondamentalement en termes de mécanisme et de cas d’utilisation. Alors que le FDM pousse un filament solide à travers une buse chauffée, le MJ pulvérise des microgouttelettes de liquide qui sont instantanément durcies. Il en résulte une résolution beaucoup plus élevée et une finition plus lisse en MJ, mais au détriment de la solidité, de la durabilité et de la variété des matériaux.

Alors que la FDM est utilisée pour les tests fonctionnels et les pièces durables, la MJ est préférée pour l’évaluation esthétique, les tests de couleur et les géométries complexes qui exigent une précision visuelle.

Résumé

Le jet de matière est la technologie d’impression 3D la plus précise et la plus visuelle actuellement disponible, ce qui la rend indispensable dans les secteurs qui exigent une validation visuelle ou une impression multi-matériaux et multi-couleurs. Bien qu’il ne s’agisse pas de la solution la plus solide ou la plus rentable pour les pièces fonctionnelles, ses points forts résident dans la présentation, la validation de la conception et le réalisme de la surface. Entre de bonnes mains, le MJ devient un outil puissant pour réduire le temps de développement, améliorer la communication avec le client et accélérer le processus de prise de décision, tout en fournissant des impressions qui ressemblent remarquablement au produit final.

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Jetting de liant

Impression polyjet

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