Technologie d’impression 3D par injection de liant

Qu’est-ce que la technologie d’impression 3D par jet de liant ? Comment fonctionne-t-elle et à quoi peut-elle servir ? Lisez notre guide pour le découvrir.

Dans cet article, nous allons parler de la technologie et du processus d’impression 3D par injection de liant. Nous décrirons la technologie, son fonctionnement, ses possibilités, ses applications, des exemples de pièces imprimées et quelques-unes des meilleures imprimantes 3D à injection de liant.

Commençons.

Qu’est-ce que la technologie du jet de liant ?

binder jet printing process

Le Binder Jetting (BJ) est une technologie et un procédé d’impression 3D qui fonctionne avec différents types de matériaux. Les céramiques, les métaux et les polymères sont des exemples de ces matériaux.

La technologie BJ a été développée au MIT (Massachusetts Institute of Technology) en 1993, puis acquise par la société américaine Z Corporation, et plus tard par 3D Systems. Cette technologie est largement utilisée dans l’industrie manufacturière pour le développement et la production.

Photo: exone.com

Comme son nom l’indique, le jet de liant (binder – un liant, jetting – injection, impression à jet d’encre) implique l’application d’un liant liquide, tout comme l’encre est appliquée sur le papier dans une imprimante à jet d’encre.

Une partie de la poudre spéciale entre dans la chambre d’impression de l’imprimante 3D et est nivelée à l’aide d’un rouleau pour former une fine couche. La tête d’impression passe ensuite sur la couche, appliquant le liant. Enfin, la portion suivante de la poudre est appliquée et le processus est répété.

Grâce à la technologie du jet de liant, vous pouvez imprimer avec différents matériaux, dont le plâtre, les métaux, la céramique, le sable et les polymères, entre autres.

Contrairement à la plupart des technologies d’impression 3D, le binder jetting vous permet de créer des modèles en couleur en ajoutant un colorant au liant. Vous pouvez appliquer le colorant non seulement sur la couche extérieure, mais aussi sur toute la profondeur. Ainsi, vous pouvez réaliser des modèles extrêmement résistants à toutes les influences.

Après l’impression à l’aide de la technologie BJ, les produits obtenus doivent être post-traités. Ce processus varie en fonction des matériaux d’impression utilisés.

Impression 3D de métaux à l’aide de la technologie de projection de liant

L’impression 3D en métal à l’aide de la technologie de jet de liant implique l’utilisation de poudres métalliques de différentes compositions et d’un liant polymère. Grâce à cette technologie, vous pouvez imprimer des pièces en métal qui ne peuvent être créées à l’aide des méthodes de production traditionnelles. Par exemple, vous pouvez créer les structures internes d’une pièce. La structure peut être de n’importe quelle forme ou complexité.

La technologie du jet de liant métallique permet d’imprimer avec une variété de métaux et de matériaux non métalliques. Par exemple, vous pouvez imprimer avec de l’acier inoxydable, du cuivre, de l’Inconel, du carbure de tungstène, du titane, des céramiques et divers composites.

Après l’impression, les pièces doivent être traitées pour obtenir les caractéristiques de résistance d’un produit entièrement métallique. Le procédé de traitement le plus couramment utilisé est connu sous le nom de brûlage et/ou frittage du liant. Dans ce processus, les pièces imprimées sont placées dans un four et maintenues à des conditions de température spécifiques.

Le frittage est effectué à une température égale à 97 % du point de fusion du matériau imprimé. Pendant le frittage, les pièces sont soumises à un rétrécissement. Ce problème est généralement pris en compte lors de la modélisation de la pièce.

Dans certains cas, le frittage n’est pas effectué. Au lieu de cela, le liant est brûlé. Dans ce cas, le modèle conserve ses dimensions et perd jusqu’à 60 % de sa densité. Les vides qui en résultent doivent être remplis de bronze.

Impression 3D sur sable à l’aide de la technologie de projection de liant

Photo: sculpteo.com

Le jet de liant permet d’imprimer des moules à injection avec du sable pour le moulage de métaux, de céramiques et de matériaux composites mixtes. Cette technologie peut être utilisée pour imprimer des moules à injection pour toutes sortes de produits, y compris des produits décoratifs. Par conséquent, vous pouvez obtenir des modèles imprimés en 3D et en couleur à partir des moules à injection.

Pour l’impression couleur, une imprimante 3D à jet de liant utilise deux têtes d’impression. L’une des têtes applique le liant tandis que l’autre applique l’encre. Pour augmenter la résistance mécanique, le modèle est fritté.

La technologie du jet de liant peut être utilisée pour imprimer en 3D divers matériaux, dont le sable naturel et la silice artificielle. La production de moules d’injection de sable à l’aide de la technologie BJ vous permet d’obtenir des modèles très précis rapidement et à faible coût.

Matériaux d’impression 3D par injection de liant

Le nombre de matériaux pouvant être utilisés pour l’impression 3D par jet de liant a augmenté au fil du temps. De nouveaux types de matières premières sont en cours de développement. Cependant, il existe plusieurs poudres de base qui sont le plus souvent utilisées. Il s’agit de :

Sable de silice

Ce matériau est bon pour l’impression 3D de modèles qui doivent être très résistants aux hautes températures. Le sable de silice permet d’obtenir des résultats étonnants lors du moulage de métaux dans des moules en sable imprimés.

Grès ou plâtre

Les modèles 3D en grès ou en plâtre sont fragiles. Par conséquent, ces matériaux ne doivent pas être utilisés pour des pièces qui doivent subir des contraintes mécaniques. Ils conviennent plutôt à l’impression de modèles décoratifs ou de démonstration qui vous permettront de voir les possibilités de l’impression en couleur.

Parmi les autres articles que vous pouvez imprimer avec du grès ou du plâtre, citons les supports visuels pour l’enseignement, les articles de décoration intérieure, les reproductions d’œuvres d’art et les expositions pour les musées.

Acier inoxydable

Les pièces métalliques se rétractent généralement pendant la cuisson. Par conséquent, leurs dimensions changent de manière significative. Toutefois, si le rétrécissement est pris en compte lors de la conception d’un modèle, les pièces en acier inoxydable imprimées peuvent être utilisées dans n’importe quel domaine. Les pièces peuvent remplacer les pièces moulées ou celles fabriquées avec d’autres technologies traditionnelles.

Les modèles en acier inoxydable imprimés en 3D et post-traités présentent une grande solidité et d’excellentes propriétés mécaniques. En outre, ils sont résistants à la corrosion.

Les produits en acier qui sont imprimés en 3D sans frittage ultérieur ou infusés avec du bronze après que le liant ait brûlé présentent également une résistance élevée. Toutefois, leur résistance est un peu plus faible que celle des métaux tout acier. En outre, les pièces en acier inoxydable imprimées en 3D conservent jusqu’à 10 % de porosité.

L’acier inoxydable imprimé en 3D peut être utilisé dans un large éventail d’industries. Ces pièces se distinguent par leur grande précision et leurs dimensions prévisibles.

Carbure de Wolfram

Vous pouvez utiliser la technologie Binder Jetting pour imprimer en 3D avec du carbure de tungstène. Après le post-traitement des articles imprimés en 3D, ils deviennent durs.

Inconel

Inconel Binder Jetting L’impression 3D suivie d’une cuisson permet d’obtenir des pièces présentant une excellente résistance mécanique, une résistance chimique et une résistance à haute température.

Avantages et inconvénients de l’injection de liant

Résumons les avantages et les inconvénients de l’impression 3D utilisant la technologie Binder Jetting.

Les avantages de l’injection de liant

Faible coût par rapport aux autres procédés d’impression 3D de métaux tels que DMLS, SLM ou Material Jetting.
La possibilité d’imprimer des prototypes en couleur
Riches possibilités d’impression pour les structures internes
Aucune déformation lors de l’impression
Productivité élevée pour la production de petites et moyennes séries

Inconvénients de l’injection de liant

Porosité élevée par rapport aux modèles DMLS ou SLM. Il en résulte des modèles dont la résistance mécanique est moindre.
Avant le traitement thermique, la pièce imprimée en 3D est fragile
La nécessité de prendre en compte la différence de taille lorsque les modèles imprimés se rétractent à la cuisson.
Un nombre limité de matériaux utilisables. Le nombre de matériaux pouvant être utilisés pour l’impression 3D par jet de liant est limité par rapport aux autres procédés d’impression 3D.

Les meilleures imprimantes 3D à jet de liant

Vous trouverez ci-dessous quelques-unes des meilleures imprimantes 3D à jet de liant :

1. Imprimante 3D FHZL PCM1800

L’imprimante à sable FHZL PCM1800 3D Binder Jetting vous permet de produire rapidement des moules à injection jusqu’à 1800x1000x700mm. Cela élimine le besoin d’un modèle physique. L’imprimante peut utiliser diverses matières premières pour le moulage, notamment l’acier, les métaux non ferreux, l’aluminium et les alliages.

En savoir plus sur la FHZL PCM1800 .

2. Imprimante 3D ExOne X1 160Pro

L’ExOne X1 160Pro est la plus grande imprimante 3D métal Binder Jetting. L’imprimante est dotée du système breveté ExOne Triple ACT, qui assure une densité et une répétabilité des pièces inégalées dans le secteur. Cette machine peut imprimer des pièces mesurant jusqu’à 800 x 500 x 400 mm, soit 160 litres. C’est plus de 2,5 fois le volume de la chambre des marques concurrentes.

En savoir plus sur l’imprimante 3D ExOne X1 160Pro .

Échantillons d’empreintes réalisés à l’aide de la technologie Binder Jetting

Vous trouverez ci-dessous quelques exemples d’impressions réalisées à l’aide du procédé technologique Binder Jetting :

Photo: ExOne

Photo: ExOne