Leçon 8.6FaçonnerChapitre 8 · Fabrication additive

Projection de matière (PolyJet)

Projette des gouttelettes de résine et les durcit à la lumière UV (material jetting)

La projection de matière fonctionne comme une imprimante jet d'encre, mais son « encre » est un plastique liquide qui durcit sous la lumière ultraviolette (UV). Des milliers de fines couches de gouttelettes s'empilent en un objet solide. PolyJet, la version la plus connue, fait des prototypes qui ont l'aspect et le toucher de vrais produits : colorés, transparents et au toucher doux en une seule impression.

Photo : Varinex, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Imprimante PolyJet · vue de côté, 5 étapesLe bloc d'impression est montré en pleine passe ; les numéros cerclés correspondent aux étapes ci-dessous.

Comment ça marche

Projeter les gouttelettes. Le bloc d'impression balaie le plateau de fabrication. Ses têtes d'impression (têtes jet d'encre à des centaines de buses) tirent des gouttelettes de photopolymère (une résine qui durcit sous la lumière) là où la couche a besoin de matière. Des têtes différentes peuvent tirer des résines différentes dans la même passe.
Niveler la couche. Un rouleau écrase les gouttelettes humides à plat, pour que chaque couche ait exactement la même épaisseur.
La durcir aux UV. Des lampes UV circulent aux deux extrémités du bloc. Elles inondent la couche fraîche de lumière ultraviolette, ce qui la durcit presque instantanément.
Descendre et répéter. Le plateau descend d'une couche, environ 0,016–0,03 mm, et le bloc fait sa passe suivante. Une pièce demande des milliers de passes, donc même les petites pièces prennent des heures.
Laver le support. Sous les surplombs, d'autres buses ont projeté un support en gel mou (matière provisoire qui tient la pièce). Après l'impression, vous le chassez avec un jet d'eau ou le faites tremper.

Chiffres clés

Matériaux: Photopolymères à base acrylique : résines rigides, caoutchouteuses, transparentes et en couleurs, plus un gel de support. Deux résines peuvent être mélangées goutte à goutte pour obtenir une rigidité intermédiaire
Pièces typiques: Prototypes d'aspect et de toucher, poignées à prise douce, boîtiers transparents, modèles anatomiques et dentaires
Taille de pièce: De quelques millimètres à environ 0,5 m sur la plupart des machines ; les plus grandes atteignent environ 1 m
Précision: Environ ±0,1 mm sur les petits détails, jusqu'à environ ±0,2 mm sur une grande pièce
État de surface: Très lisse avec des couches à peine visibles ; brillante ou mate selon l'endroit où le support a touché
Taille de série adaptée: Pièces uniques et petits lots, environ de 1 à 100 pièces
Coût d'outillage et de machine: Pas d'outillage. Les imprimantes coûtent de dizaines de milliers à plusieurs centaines de milliers de dollars ; la résine coûte bien plus par kilogramme que le filament FDM
Vitesse: Une pièce de la taille d'une paume prend quelques heures ; un plateau plein tourne généralement pendant la nuit

Atouts et limites

Atouts

Matériaux rigides, caoutchouteux, transparents et colorés dans une même impression
Détails très fins et surfaces lisses dès la sortie de l'imprimante
Pas d'outillage : une conception modifiée n'est qu'un nouveau fichier
De nombreuses petites pièces peuvent partager un plateau et une même fabrication

Limites

Les pièces sont plus faibles et plus fragiles que les plastiques moulés
Les résines jaunissent et deviennent fragiles au soleil et avec l'âge
Les imprimantes et les résines sont chères, et le gel de support est de la matière perdue
Ne convient pas aux pièces porteuses ou chaudes

Où on l'utilise

Produits grand publicPrototypes d'aspect et de toucher de téléphones, de télécommandes et de brosses à dents avec prises douces
MédicalModèles anatomiques pour planifier une chirurgie, avec tissus mous et durs dans des matériaux différents
DentaireModèles dentaires et guides chirurgicaux
AutomobilePrototypes de tableaux de bord et d'habitacles avec de vraies couleurs et textures
FabricationInserts de moules d'injection de petite série, gabarits et montages
Mode et designPrototypes de lunettes et de chaussures ; impressions faites directement sur tissu

Comment le reconnaître

Plusieurs matériaux dans une seule pièce sans couture : un corps rigide devient caoutchouteux ou transparent sans joint ni ligne de colle.
Des surfaces très lisses ; les lignes de couches sont difficiles à voir, même sur les courbes.
Des zones brillantes et mates sur la même pièce : les zones mates sont là où le gel de support l'a touchée.
Des pièces en couleurs avec des textures, des étiquettes ou des dégradés imprimés.

À comparer avec

Stéréolithographie8.2durcit aussi une résine liquide avec de la lumière, mais la polymérise dans une cuve ; la projection place chaque gouttelette, donc elle peut mélanger les matières et les couleurs.Projection de liant (binder jetting)8.5utilise aussi des têtes jet d'encre, mais elles projettent de la colle sur un lit de poudre au lieu de projeter la matière de la pièce elle-même.FDM8.1bien moins cher et donne des pièces en plastique plus résistantes, mais avec de grosses couches visibles et en général une ou deux matières.

À regarder

Stratasys · Le fabricant de PolyJet explique les gouttelettes, le durcissement UV et le support

Protolabs · Une animation des têtes d'impression, des lampes UV et du gel de support au travail

TriMech · De vraies machines PolyJet et les sortes de pièces qu'elles fabriquent

Proto3000 · Gros plans de pièces imprimées transparentes, souples et en couleurs

Voir de vraies photos

Wikipédia : Procédés d'impression 3D — aperçu de toutes les familles d'impression, y compris la projection de matière
Wikipédia : Objet Geometries — l'entreprise qui a inventé PolyJet et ses gammes d'imprimantes
Recherche de photos sur Wikimedia Commons

À retenir

La projection de matière construit des pièces à partir de gouttelettes de résine liquide, durcies couche par couche à la lumière UV.
Son super-pouvoir est de mélanger des matières rigides, caoutchouteuses, transparentes et colorées dans une seule impression.
Utilisez-la pour des prototypes et des maquettes réalistes, pas pour des pièces solides et durables.