Machines à jet de liant :guide détaillé des types, utilisations, avantages et limites

Quiconque s’intéresse aux avantages et aux résultats fantastiques de la fabrication additive dispose d’une longue liste de méthodes parmi lesquelles choisir. Il convient de noter le jet de liant, qui mélange les mondes des liquides et des poudres pour fabriquer des produits imprimés destinés aux secteurs de l’art, de l’aérospatiale, de la médecine et de l’industrie (et plus encore). 

Pour ceux qui ne sont pas très familiers avec le jet de liant, nous entrerons plus en détail sur ce que le processus implique, ses inconvénients et ses avantages, et pour quelles applications il est généralement le mieux adapté.

Qu'est-ce que le jet de liant (BJ) ?

Le jet de liant (ou BJ) est l’une des nombreuses technologies d’impression 3D disponibles, mais plus précisément, il fonctionne en utilisant une tête d’impression industrielle pour combiner et lier un agent liquide et une poudre. Elle peut ainsi imprimer des pièces en sable, en métal, en composite et en céramique et est parfaitement capable de créer des constructions de haute qualité. Deux exemples de systèmes, de machines et de logiciels qui existent sont le ProJet MJP 5600 de 3D Systems et le J5 MediJet de Stratasys.

Comment fonctionne le jet de liant (BJ) ?

Examinons un peu plus en profondeur le fonctionnement du jet de liant. Les étapes pour imprimer une pièce avec jet de liant sont :

1. Tout d'abord, vous allez créer un fichier CAO de votre conception. Celui-ci sera ensuite découpé et enverra des instructions à l'imprimante à jet de liant dans le bon ordre. 
2. Ensuite, un rouleau enduira la plate-forme de construction d'une fine couche uniforme de poudre.
3. Ensuite, la tête d'impression se déplace et applique le liant adhésif liquide sur des zones spécifiques de la poudre en fonction du fichier tranché de l'objet. 
4. La plate-forme de construction est ensuite abaissée de l'épaisseur d'une couche. 
5. Une autre couche de poudre est étalée par le rouleau et les mêmes étapes se reproduisent, le liant étant déposé sur des parties spécifiques de la poudre. Cela se produit couche par couche jusqu'à ce que vous ayez votre produit fini.
6. Une fois le travail terminé, toute poudre qui n'a pas été utilisée sera laissée et nettoyée de la plateforme de fabrication.

Quels sont les avantages de l'impression 3D par jet de liant ?

Voici quelques-uns des avantages de l'utilisation de l'impression par jet de liant par rapport à d'autres méthodes :

• Capable de créer des constructions avec des dimensions précises
• Fonctionne à température ambiante (ce qui permet de réduire les déformations et les contraintes résiduelles
• Vous pouvez créer des builds de grande et de petite taille avec BJ
• C'est beaucoup plus rapide si on le compare à d'autres techniques d'impression 3D
• Il est plus abordable et plus économe en énergie que les modèles laser
• Les matériaux tels que la céramique et les poudres métalliques ont tendance à être moins chers
• La poudre non liée sert de support naturel et donne plus de flexibilité et moins de déchets
• Toute poudre inutilisée peut être réutilisée pour de futurs travaux d'impression

Quels sont les inconvénients de l'impression 3D par jet de liant ?

Bien qu'elle présente une liste intéressante d'avantages, la projection de liant présente également certains inconvénients à prendre en compte : 

• Les constructions métalliques réalisées par projection de liant peuvent avoir une porosité plus élevée et des propriétés mécaniques plus faibles
• Ce n'est pas toujours une option pour les pièces structurelles
• Dans leur état « vert », les pièces peuvent être fragiles
• Un post-traitement est presque toujours nécessaire, ce qui allonge le délai
• Le jet de liant est généralement à plus basse résolution que les autres méthodes d'impression 3D

Quel est le processus de jet de liant (BJ) ?

Les étapes pour imprimer une pièce avec jet de liant sont les suivantes :

1. Créez et découpez un fichier CAO de la pièce. Ce fichier est ensuite utilisé pour envoyer les instructions à l'imprimante dans le bon ordre pour la pièce à imprimer. 
2. La plate-forme de construction est recouverte d'une fine couche de matériau en poudre, répartie uniformément à l'aide d'un rouleau. 
3. La tête d'impression applique le liant adhésif de manière sélective sur la poudre là où cela est nécessaire, en fonction du fichier tranché de l'objet. 
4. La plate-forme de construction est ensuite abaissée de l'épaisseur d'une couche. 
5. Une autre couche de poudre est étalée sur la couche précédente. Les particules de poudre sont ensuite liées entre elles par le liant liquide, formant ainsi l’objet. Ce processus est répété couche par couche jusqu'à ce que l'objet entier soit créé.
6. Toute poudre non liée reste en place autour de l'objet. Ceci est supprimé lors des étapes de post-traitement.

Quels sont les types de jet de liant (BJ)

Le type de machine à jet de liant que vous utiliserez dépend du liant et de la poudre utilisés. Certains types courants de liants utilisés dans le jet de liant incluent :

Liants polymères

Les liants polymères sont généralement associés à des poudres céramiques et peuvent être enlevés par traitement thermique. Ils ont une viscosité plus faible et s’appliquent assez facilement grâce à l’impression BJ. 

Liants à base d'eau

Vous constaterez que ces liants fonctionnent en tandem avec du sable ou d’autres poudres minérales. Ils sont plus respectueux de l'environnement et peuvent être facilement éliminés par séchage ou frittage.

Liants à base de solvants

Les liants à base de solvant fonctionnent mieux avec les poudres métalliques et céramiques, et ils peuvent être éliminés grâce à un processus bien nommé déliantage au solvant. Ils ont une teneur élevée en solides et sont faciles à appliquer sur le lit.

Liant furane

Les liants furanniques sont créés avec de l'alcool furfurylique et sont souvent utilisés avec des poudres de sable pour fabriquer des moules et des noyaux pour la coulée, en particulier des conceptions plus complexes. Ils ont une bonne résistance mécanique et une bonne stabilité thermique et peuvent être durcis par la chaleur ou par des catalyseurs acides. Vous pouvez retirer les moules assez facilement du moulage. 

Liant silicate

Fabriqués à partir de silicate de sodium ou de silicate de potassium, ces liants sont une autre option en matière de moulage et fonctionnent bien avec les poudres de sable (et sont parfaits pour les métaux ferreux une fois le moule fabriqué). Ils ont de bonnes propriétés réfractaires et ne présentent aucun problème aux températures élevées. Ils sont durcis par séchage ou par ajout d'un catalyseur acide. 

Liant phénolique

Une autre option à des fins de coulée est celle des liants phénoliques (fabriqués à partir de résines phénol-formaldéhyde). Ils ont une bonne résistance mécanique et une bonne stabilité dimensionnelle et peuvent être durcis par la chaleur. Ils sont fantastiques si vous avez besoin de produits à haute résistance et haute température.

Liant UV

Vous aurez besoin d'avoir accès à une lumière UV pour ce type de liant et ils ne fonctionnent pas avec de nombreux matériaux (les résines photopolymères sont les meilleures), mais ils produisent des pièces complexes et à haute résolution.

Quels matériaux peuvent être utilisés pour le jet de liant (BJ) ?

Il existe de nombreux matériaux que vous pouvez utiliser pour le jet de liant. Voici un aperçu des principaux types :

• Métaux : L'acier inoxydable, le titane, l'aluminium et le cuivre, qui créent des pièces à haute résistance et durabilité. 
• Céramique : Carrelage, sanitaires et isolants, utilisant des matériaux comme l'alumine, la zircone et le carbure de silicium.
• Sable : Mélangé avec un liant (comme le furane, le silicate ou le phénolique) pour fabriquer des moules et des noyaux pour la fonderie. 
• Plastiques : Des poudres comme le polyamide, le polypropylène et le polycarbonate pour fabriquer des biens de consommation ou des pièces pour les industries automobile et médicale.
• Composites : Fibre de carbone et fibre de verre mélangées à un liant polymère.

Pour en savoir plus, consultez notre guide complet sur les matériaux d'impression 3D.

Quels sont les exemples d'impression 3D par jet de liant ?

Vous trouverez ci-dessous quelques exemples de systèmes d'impression 3D par jet de liant :

1. ProJet MJP 5600 de 3D Systems.
2. J5 MediJet de Stratasys.

Quelles sont les applications du jet de liant ?

Il existe de nombreuses utilisations pour ce type d'impression 3D, et cette liste condensée n'en couvre qu'une petite partie :

• Prototypes
• Composants aérospatiaux 
• Modèles de diffusion 
• Bijoux
• Objets de décoration en couleur
• Noyaux et moules
• Outils

FAQ sur le jet de liant

Combien coûte le jet de liant ?

En règle générale, les machines à jet de liant coûtent plus de 100 000 $. Pour les propriétaires d'entreprise et les fabricants, cela s'avère souvent assez économique puisque ces imprimantes ne consomment pas autant d'énergie et utilisent des matériaux moins chers.

Le jet de liant est-il un processus d'impression 3D rapide ?

Oui, en fait, le jet de liant est souvent considéré comme la technologie d’impression 3D la plus rapide. Il peut produire des volumes élevés dans un laps de temps plus court sans perdre en précision.

L'impression 3D par jet de liant nécessite-t-elle une assistance ?

Non, le jet de liant ne nécessite généralement aucune structure de support supplémentaire, car la poudre roulée sur le lit d'impression le propose déjà. Cela signifie que plusieurs pièces peuvent être imprimées en même temps sur le même lit de poudre, ce qui est idéal pour la production de lots faibles à moyens.

Le jet de liant ne fonctionne-t-il qu'avec des métaux ?

Non, le jet de liant fonctionne avec bien plus de matériaux que les seuls métaux. Vous pouvez également imprimer avec du sable, de la céramique et certains polymères.

Kat de Naoum

Kat de Naoum est une écrivaine, auteure, éditrice et spécialiste du contenu britannique avec plus de 20 ans d'expérience en écriture. Kat a de l'expérience en matière d'écriture pour diverses organisations manufacturières et techniques et aime le monde de l'ingénierie. Parallèlement à l'écriture, Kat a travaillé comme parajuriste pendant près de 10 ans, dont sept dans le domaine du financement maritime. Elle a écrit pour de nombreuses publications, tant imprimées qu'en ligne. Kat est titulaire d'un baccalauréat en littérature anglaise et en philosophie, ainsi que d'une maîtrise en écriture créative de l'Université de Kingston.

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