Un aperçu du jet de liant

Qu'est-ce que le jet de liant ? En 1993, le Massachusetts Institute of Technology a développé cette forme d'impression 3D à jet d'encre dans un lit de poudre pour imprimer des pièces complexes à partir d'une variété de matériaux. Aujourd'hui, il existe des applications de projection de liant dans plusieurs industries, et vous pouvez tout créer, des pièces métalliques aux gros noyaux de moulage au sable en passant par les prototypes en couleur. La projection de liant est rapide et économique, mais de nombreuses équipes produit ne connaissent pas ce processus de fabrication. Voici ce que vous devez savoir.

Qu'est-ce que le jet de liant ?

Alors que de nombreuses autres méthodes d'impression 3D utilisent une seule buse ou un laser pour créer des pièces couche par couche, le jet de liant pulvérise du liant liquide sur un lit de poudre. En fait, le processus d'impression 3D par jet de liant est similaire à la façon dont une imprimante 2D ajoute de l'encre au papier. Il est principalement utilisé pour imprimer du métal, du sable et de la céramique et est connu pour sa rapidité, son prix abordable et sa capacité à imprimer de grandes pièces.

Pour commencer le processus de projection de liant, vous devrez créer un modèle numérique de votre pièce, le découper et l'envoyer à votre partenaire de fabrication. Ils l'entreront ensuite dans l'imprimante à jet de liant. Ensuite, une lame ou un rouleau de revêtement étalera une fine couche de poudre sur la plate-forme de construction, et un chariot avec des buses à jet d'encre passera sur le lit de poudre, déposant des gouttes de liant. Si vous créez une pièce en couleur, la machine déposera également de l'encre colorée au cours de cette étape.

La plate-forme de construction s'abaissera ensuite en fonction de l'épaisseur de couche de votre modèle. La plupart des modèles en couleur ont une hauteur de couche de 100 microns, la plupart des pièces métalliques ont une hauteur de couche de 50 microns et la plupart des matériaux de moulage au sable ont une hauteur de couche comprise entre 200 et 400 microns. Ensuite, la lame ou le rouleau recouvrira la surface et le processus se répétera jusqu'à ce que votre pièce soit terminée. Votre ingénieur peut ensuite polymériser votre pièce pour augmenter sa résistance, la libérer délicatement de la poudre libre sur votre lit de poudre et la nettoyer à l'aide d'une brosse ou d'air sous pression.

Les pièces qui viennent d'être créées par projection de liant sont à l'état vert et ont généralement une porosité élevée et de mauvaises propriétés mécaniques. En tant que tel, votre ingénieur peut ajouter quelques étapes de post-traitement après l'impression, qui varieront en fonction du matériau de votre pièce. Par exemple, une pièce métallique peut devoir être frittée avec un métal à basse température de fusion comme le bronze. Si vous avez une pièce en couleur, votre ingénieur peut l'infiltrer avec de l'acrylique pour améliorer son éclat. Si vous avez un noyau ou un moule en sable, aucun traitement supplémentaire n'est requis.

Matériaux courants matériaux de projection de liant

Les matériaux de projection de liant se répartissent en trois catégories :poudre, sable et métal.

Poudre de grès et PMMA

Étant donné que les machines d'impression 3D à jet de liant ont souvent des têtes d'impression secondaires qui ajoutent de la couleur lorsque la tête d'impression principale ajoute le liant, il est facile de créer des modèles en couleur à l'aide de poudres de grès ou de polyméthacrylate de méthyle (PMMA). Cependant, les pièces résultantes seront très fragiles - même après traitement - et sont mieux utilisées comme modèles non fonctionnels comme des cartes topographiques ou des figurines.

Sable

Le sable et le sable de silice sont relativement abordables, ils sont donc parfaits pour créer des moules et des noyaux à usage unique. Non seulement le sable de projection de liant vous permettra de créer des géométries complexes qui seraient difficiles ou impossibles à produire avec les méthodes traditionnelles, mais vous pourrez également atteindre une précision dimensionnelle de ± 0,3 mm. Notez également que :

• Vous n'aurez pas besoin de post-traitement supplémentaire.
• Les épaisseurs de couche pour les noyaux et les moules en sable se situent généralement entre 200 et 400 μm.
• Les tailles de construction peuvent aller jusqu'à 2 200 x 1 200 x 600 mm.

Métal

Le jet de liant est également un choix populaire pour l'impression 3D de métal. Il est jusqu'à 10 fois plus économique que le frittage laser sélectif (SLS) ou la fusion laser sélective (SLM) et offre des tailles de construction relativement importantes allant jusqu'à 800 x 500 x 400 mm. Le jet de liant permet également des géométries complexes, ne nécessite pas de structures de support et a une précision dimensionnelle de ± 0,2 mm.

Le jet de liant est compatible avec l'acier, le titane, la chromite, le cuivre, etc., mais vous devrez post-traiter votre pièce pour améliorer sa résistance, quel que soit le métal que vous utilisez. Les options de post-traitement incluent :

• Infiltration : L'infiltration consiste à placer une pièce durcie dans un four chaud. Une fois le liant brûlé, la densité de la pièce sera réduite à environ 60 %. Votre ingénieur peut alors remplir les vides laissés avec du bronze ou un autre métal à basse température de fusion jusqu'à ce qu'il atteigne au moins 90% de densité. Les pièces infiltrées sont relativement solides et ont de bonnes propriétés mécaniques, mais elles seront environ 2 % plus petites après infiltration.

• Frittage : Si vous souhaitez des propriétés mécaniques encore meilleures, vous pouvez faire fritter votre pièce métallique. Le frittage consiste à chauffer une pièce dans un four pour étuver ses liants et faire fondre ses particules métalliques. Les pièces frittées ont une résistance élevée à la corrosion et une porosité de 3 %, mais l'inconvénient est qu'elles rétrécissent souvent d'environ 20 % par rapport à leur taille initiale. Ce rétrécissement peut ne pas être uniforme, ce qui peut entraîner des inexactitudes après impression, même si votre conception représentait déjà 20 % de rétrécissement.

Avantages et inconvénients du jet de liant

Lorsque vous choisissez le jet de liant, vous pouvez :

• Atteignez une précision dimensionnelle relativement élevée : Étant donné que le jet de liant se produit à température ambiante, vous n'avez pas à vous soucier du gauchissement et votre pièce restera très précise sur le plan dimensionnel. Si vous effectuez un jet de liant avec du métal, vous n'avez pas non plus à vous soucier de soulager les contraintes résiduelles lors du post-traitement secondaire. Cependant, vous remarquerez probablement un rétrécissement après le frittage.

• Économisez de l'argent : La projection de liant sur une pièce métallique est plus de dix fois plus économique que l'utilisation de SLM ou SLS. Non seulement il est plus abordable, mais il utilise également moins d'énergie car il utilise un liant liquide au lieu d'un laser. De plus, les poudres céramiques et métalliques pour projection de liant sont généralement plus abordables que les poudres pour SLS et SLM. De même, vous pouvez produire un prototype en couleur par projection de liant pour une fraction de ce qu'il en coûterait normalement pour en produire un par SLS, SLM ou par projection de matériau.

• Renoncez aux structures de soutien : Dans le jet de liant, la poudre non liée fournit tout le support dont votre pièce a besoin, éliminant le besoin de structures de support et vous donnant plus de liberté de conception. Cela signifie également des temps de post-traitement plus courts et une consommation de matériaux moindre par rapport aux autres technologies d'impression 3D.

• Réduire le gaspillage : 100 % de la poudre inutilisée peut être réutilisée pour de futures impressions, ce qui vous permet d'économiser du matériel et de l'argent. En comparaison, seulement 50 % de la poudre utilisée par les imprimantes 3D SLS est réutilisable.

• Produire rapidement une grande pièce ou plusieurs petites pièces simultanément : Les machines de projection de liant ont des volumes de construction allant jusqu'à 2 200 x 1 200 x 600 mm, ce qui signifie que vous pouvez produire de grandes pièces ou en construire simultanément plusieurs plus petites.

Cependant, il y a quelques inconvénients à considérer lors de l'utilisation du jet de liant. Gardez à l'esprit que :

• Les pièces métalliques projetées par jet de liant auront des propriétés mécaniques inférieures à celles de leurs homologues SLS en raison de leur porosité plus élevée.
• Le jet de liant offre une sélection de matériaux limitée par rapport aux autres procédés d'impression 3D.
• Les pièces sont fragiles dans leur état vert, ce qui signifie que vous ne pouvez imprimer que des détails grossiers.
• La plupart des pièces projetées de liant nécessitent un post-traitement, ce qui peut allonger considérablement les temps de production et introduire des imprécisions.

Impression 3D avec Fast Radius

Le jet de liant est une technologie rapide et abordable, idéale pour les grandes impressions et les prototypes en couleur. Le jet de liant est-il le meilleur procédé pour votre prochain projet ? Travailler avec un partenaire de fabrication expérimenté peut vous aider à prendre la bonne décision.

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