Quel est le processus de fabrication de Polyjet ?

Il y a quelques semaines, nous avons parlé de la technique de fabrication Polyjet et nous avons expliqué qu’il s’agit d’une technologie qui permet de créer des modèles très précis, lisses, complexes et même colorés. Sa caractéristique fondamentale serait ses finitions de haute qualité.

Aujourd’hui, nous allons vous faire découvrir, étape par étape, le processus de production de cette technologie. Le PolyJet fonctionne de manière similaire à l’impression à jet d’encre utilisée par les imprimantes 2D classiques sur papier, mais au lieu d’injecter des gouttelettes, il injecte des couches de photopolymère liquide qui durcissent lorsqu’elles sont exposées aux rayons ultraviolets.

Cette technologie présente de nombreux avantages tels qu’une excellente résolution (jusqu’à 0,016 mm), des surfaces planes et un large choix de matériaux et de couleurs pour un coût et un temps d’impression relativement faibles.

Le processus de fabrication peut être divisé en 3 étapes :

Pré-traitement

Conception – création du modèle 3D

Comme pour les autres technologies de FA, le processus commence par la création d’un modèle CAO (conception assistée par ordinateur). Cette étape consiste à créer, modifier et analyser des représentations tridimensionnelles (également bidimensionnelles) d’objets physiques à l’aide de logiciels informatiques.

Découpe de la pièce – format .STL

Une fois le modèle créé, il est converti au format .STL (ou .AMF / .3MF, formats plus récents), qui est une représentation triangulée d’un modèle CAO 3D.

Production

Il est nécessaire de définir l’orientation de la machine ou de la construction et de déterminer s’il y aura des structures de support (qui peuvent être nécessaires pour déposer des couches dans des orientations quasi horizontales).

Ensuite, la séquence de fabrication est détaillée. Ces actions sont également réalisées à l’aide d’un logiciel spécifique qui est souvent déterminé par chaque imprimante et chaque technologie.

Une fois le processus lancé, la résine liquide est chauffée à 30-60°C pour obtenir la bonne viscosité d’impression. La tête d’impression, semblable à une imprimante à jet d’encre, projette ensuite des centaines de microgouttelettes de résine photopolymère sensible aux UV. Celle-ci est intégrée à la tête d’impression et durcit le matériau pour former la première couche. Cette technologie est basée sur le principe de la photopolymérisation. L’impression multi-matériaux et polychrome est possible car le support de la tête d’impression possède de nombreuses buses capables de « pulvériser » plusieurs matériaux simultanément. L’imprimante imprime et durcit instantanément les gouttelettes de photopolymère liquide au moyen de la lumière ultraviolette. De fines couches s’accumulent sur le plateau pour créer un modèle précis ou une pièce en 3D.

Si certaines protubérances ou formes complexes nécessitent des supports, l’imprimante 3D injecte un matériau de support qui peut être retiré ultérieurement. Après réception de la matière et vérification, si nécessaire, des certificats de caractéristiques clés (caractéristiques définies dans la norme applicable ou dans la spécification technique de l’achat), la matière première est chargée dans l’imprimante.

processus-polyjet
En résumé, l’ensemble du processus de fabrication de chaque couche peut être divisé en deux étapes :

  • Première étape, injection de polymères photoréactifs à l’état liquide : dans cette première étape, le matériau est injecté par de multiples buses dans les zones de la plate-forme où il est nécessaire pour la construction de la pièce, y compris les structures de support. En utilisant plusieurs buses, chacune d’entre elles peut déposer sélectivement un type de matériau différent, ce qui constitue un avantage de ces technologies par rapport aux autres : la possibilité de donner aux pièces des propriétés différentes dans chaque zone, ce qui permet de créer des produits hétérogènes en termes de rigidité, de couleur, de rugosité, etc.
  • Deuxième étape, la solidification du matériau à l’aide de la lumière UV : dans cette deuxième étape, alors que le matériau est déposé à l’état liquide, des lampes émettant des rayons UV procèdent à sa photopolymérisation pour le porter à l’état solide.

La précision atteinte par cette technologie peut être comprise entre 0,05 et 0,15 mm selon la machine utilisée, certaines ayant un volume de fabrication allant jusqu’à 500 x 400 x 200 mm3.

Post-production

Pour terminer la fabrication de la structure, le matériau de support est retiré à la main, avec de l’eau ou dans un bain de solution. Par la suite, les modèles et les pièces sont prêts à être utilisés et manipulés lorsqu’ils sortent du processus de fabrication, sans qu’il soit nécessaire de les durcir davantage.

Gorka Fernández

Business Development at MIZAR Additive ➽ Metal and plastic additive manufacturing | Industrial Sector - Aerospace - Transport - Large Scientific Facilities ✱ Powder Bed Fusion - Fused Deposition Modeling – Polyjet
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