La Guide complet de l'impression 3D MJF

La technologie HP Multi Jet Fusion (MJF) permet aux professionnels de l'impression 3D comme aux utilisateurs occasionnels de produire des pièces, des composants et des prototypes dotés d'une mécanique robuste, d'une grande précision et de formes complexes. C'est la meilleure technique d'impression 3D pour la production industrielle et le prototypage rapide: les nouvelles fonctionnalités et personnalisations, les nombreux matériaux utilisés, les possibilités de couleurs et de finitions, la réduction des coûts et la vitesse de production sont devenus des atouts fondamentaux pour les professionnels du design, de l'ingénierie et du prototypage. 

Avant d'expliquer ce qu'est la technologie MJF, précisons les aspects que nous allons aborder dans cette page :

1. Comment fonctionne la technologie MJF de HP ;
2. Quels sont les avantages de la MJF par rapport aux autres techniques d'impression 3D ;
3. Quelles sont les fonctionnalités, les principaux matériaux utilisés et les couleurs et finitions qui peuvent être appliquées avec cette technique d'impression ;
4. Pourquoi il est si rapide et quels sont les avantages de cette vitesse ;
5. Conclusions.

1. QU'EST-CE QUE LA IMPRESSION 3D AVEC TECHNOLOGIE MJF ET COMMENT FONCTIONNE-T-ELLE ?

Multi Jet Fusion ou autrement connu sous le nom de MJF est un système d'impression sur lit de poudre développé par HP.  Voici les étapes : 

• distribution de la poudre : une fine couche de particules de poudre de polymère - uniformément préchauffée - est répartie sur la zone de construction des pièces ;
• activation du processus : sur la poudre, la machine distribue les agents de coulée et de détaillage, en correspondance avec les pièces (définies par le fichier d'impression) qui composent la pièce.

Les agents chimiques ne sont pas des liants, mais des substances qui réagissent à la chaleur :

• l'agent fondant absorbe l'énergie émise par les lampes de l'imprimante ; son rôle est de chauffer la poudre et de lui permettre de fondre ;  
• l'agent de finition est appliqué sur les bords de l'objet. L'agent s'évapore et refroidit la poudre, provoquant ainsi une brusque transition de température, ce qui permet d'obtenir une pièce moulée aux bords distincts et précis et aux surfaces lisses.

Le processus de fusion nécessite un contrôle minutieux de la température pour permettre à la chaleur d'agir de manière précise et détaillée uniquement et exclusivement dans les zones concernées. Pour cette raison, un contrôle est effectué en permanence, tout au long du processus d'impression, sur des centaines de points différents du lit de poudre, couche par couche.

Si vous souhaitez en savoir plus, lisez nos articles sur l'impression 3D avec la technologie HP Multi Jet Fusion :

• conception de la construction ; 
• phase d'impression ;
• refroidissement, déballage, sablage ;
• coloration et vernissage ;

2. AVANTAGES DE LA MJF PAR RAPPORT AUX AUTRES TECHNOLOGIES D'IMPRESSION 3D

L'avènement des technologies d'impression 3D a également facilité l'essor du prototypage rapide, c'est-à-dire la création rapide de prototypes fonctionnels à partir d'un modèle numérique 3D.

Il existe plusieurs méthodes pour imprimer des objets, des pièces et des prototypes en impression 3D :

• Modélisation par dépôt en fusion, ou également connue sous le nom de FDM ;
• Le frittage sélectif par laser (Selective Laser Sintering), également connu sous le nom de SLS ;
• Impression par injection ;
• Multi Jet Fusion, ou MJF.

MODÉLISATION PAR DÉPÔT EN FUSION OU FDM

La FDM est l'une des techniques d'impression 3D les plus utilisées par le grand public. Elle est connue sous le nom de modélisation par dépôt en fusion, car elle extrude des filaments de matériau et les dépose les uns sur les autres, couche par couche, sur la surface. Cette technologie utilise des imprimantes de bureau 3D. Parmi les avantages, citons le faible coût des matériaux et des imprimantes ; les inconvénients sont la précision et le temps d'impression. 

FRITTAGE SÉLECTIF AU LASER (Selective Laser Sintering) OU SLS

Le frittage sélectif par laser (SLS) est une technique de fabrication additive : des particules de poudre de polymère ou de composite sont frittées à l'aide d'un faisceau laser. Contrairement à l'impression FDM, qui crée des objets par extrusion de filaments, l'impression SLS utilise de la poudre.

Voici les principales différences entre MJF et SLS :

• Les deux utilisent le nylon comme polymère ; 
• Le SLS et le MJF fusionnent thermiquement la poudre de nylon couche par couche ;
• ils utilisent des sources de chaleur différentes : MJF utilise la lumière IR générée par des lampes et SLS un laser ;
• les poudres qui restent après l'impression dans le cas de la technologie MJF sont recyclables à 80 %, ce qui rend cette technique plus économique, au point de concurrencer dans certains cas le moulage par injection ;
• la précision d'impression de la technologie MJF atteint ±0,3 mm et la vitesse d'impression est environ 10 fois supérieure à celle du même volume imprimé en SLS.

MOULAGE PAR INJECTION

Le moulage par injection consiste à injecter une matière plastique fondue sous haute pression dans un moule fermé. Le moule est ensuite ouvert lorsque l'objet se solidifie.

Les avantages du moulage par injection sont les suivants :

• les coûts, car c'est la technologie la plus économique ;
• la gamme de matériaux parmi lesquels choisir ;
• la qualité des objets produits.

Parmi les inconvénients figurent les coûts de création du moule initial, qui sont élevés, ainsi que le temps nécessaire à la production du moule et l'impossibilité d'apporter des modifications ultérieures.

IMPRESSION 3D AVEC TECHNOLOGIE  MJF

En résumé, la technologie HP MJF est capable de produire des pièces et des prototypes qui ne peuvent être réalisés avec d'autres techniques d'impression. Nous pouvons identifier les avantages suivants que la technologie MJF possède par rapport aux autres technologies d'impression 3D :

• la tolérance d'impression : la précision dimensionnelle est comprise entre ± 0,3 mm jusqu'à 100 mm et 0,3 % au-delà de cette valeur ;
• le détail de l'impression : par exemple, un nid d'abeille peut être généré avec une taille de 2 mm ;
• la finition et la solidité des pièces : elles sont parfaitement finies et mécaniquement robustes ; 
• le délai de production : il varie d'un minimum de 3 jours ;
• la possibilité de produire des géométries complexes et des objets sans support, ainsi que des objets personnalisés avec des données variables;
• les coûts : en plus d'être précises, les pièces imprimées en 3D ont des coûts de fabrication comparables à ceux du moulage par injection.

Si vous souhaitez en savoir plus sur le FDM, le SLS et le moulage par injection, lisez les articles de notre blog :

• FDM, moulage par injection et MJF ;
• MJF, FDM et SLS.

3. FONCTIONNALITÉ, MATÉRIAUX, COULEURS ET FINITIONS DE LA TECHNOLOGIE MJF

Vous pouvez tester ce que nous pouvons imprimer en 3D en nous mettant à l'épreuve et en passant commande sur notre Devis en ligne.

FONCTIONS

Voici quelques-unes des caractéristiques des pièces mécaniques industrielles imprimées en 3D avec la technologie MJF : structures légères, détail des pièces individuelles, filetage, pièces sans limites de forme, soin apporté à la conception, une seule impression pour plusieurs objets, descriptions et données variables des pièces.

Découvrez des exemples techniques de ce que nous pouvons faire : commandez la boîte noire, notre échantillon de fonctionnalité.

MATÉRIAUX 

Quels sont les principaux matériaux utilisés avec la technologie d'impression MJF ?

• Nylon PA12 Top mécanique (MJF) ;
• Nylon PA12 Top (MJF) ;
• Nylon PA12 Standard (MJF) ;
• Nylon PA12 Rapide ;
• Nylon chargé de verre PA12GB Top (MJF) ;
• Polyamide TPU Top (MJF) ;
• Polyamide PA11 Top (MJF).

Lire notre article sur l'impression avec PA12 Fast ou PA12 Top Mechanical 

COULEURS ET FINITIONS

Les couleurs et les finitions que nous utilisons sont extrêmement résistantes à l'humidité, à la lumière et aux rayures, et garantissent une durabilité et une adhérence parfaite : il existe deux types de coloration :

• par imprégnation :
  • gris brut, poncé seulement ;
  • noir standard ;
  • Noir résistant aux UV ;
• avec une peinture à deux composants dans les couleurs RAL :
  • 1021 - jaune marine ;
  • 2004 - orange pur ;
  • 3000 - rouge feu ;
  • 5013 - bleu cobalt ;
  • 5015 - bleu ciel ;
  • 7001 - gris argenté ;
  • 9005 - noir profond ;
  • 9010 - blanc pur ;
  • ral personnalisé : toute couleur sur demande.

Lisez l'article dans notre blog sur "Vernissage et coloration pour l'impression 3D". 

4. POURQUOI L'IMPRESSION 3D MJF EST-ELLE SI RAPIDE ? 

La production de pièces imprimées en 3D peut être divisée en 3 parties :

• la conception du prototype ou de la pièce
• la réalisation en impression 3D ;
• les travaux de finition.

Après la phase de conception, la vitesse d'impression dépend de :

• sur la technique d'impression utilisée : comme nous l'avons vu dans les points précédents, la technologie MJF est 10 fois plus rapide que la SLS ;
• sur les géométries et les caractéristiques des pièces : le temps d'impression d'une pièce ne peut être défini a priori, car chaque pièce a une géométrie différente ;
• du travail de post-production et de finition : l'impression additive renvoie une pièce semi-finie qui nécessite une finition spécifique pour obtenir les caractéristiques dimensionnelles et de rugosité optimales pour le travail requis.

CETTE VITESSE A-T-ELLE TOUJOURS DES AVANTAGES ?

La vitesse est importante, mais il faut veiller à ce qu'elle n'ait pas d'impact sur.. :

• paramètres mécaniques ;
• les contraintes internes du matériau ;
• la déformation des pièces.

Une fois le processus d'impression terminé, la pièce est en fait encore malléable et déformable en raison de la chaleur absorbée. Il est donc nécessaire de refroidir la pièce et ce processus peut se dérouler selon les modes suivants :

• le refroidissement rapide (fast cooling), qui dure de 6 à 4 heures et ne doit pas être confondu avec le mode d'impression rapide. Dans ce cas, le cycle de production prend 2 jours, mais présente des inconvénients en termes de tension et de déformation des pièces, de dégradation des propriétés mécaniques et de perte de qualité ;
• refroidissement naturel (natural cooling) : le cycle dure 48 heures et les déformations sont minimisées, les propriétés mécaniques inchangées et la production prend 3 jours.

Est-il possible d'obtenir une pièce de qualité avec la technologie d'impression 3D MJF en moins de 3 jours ?

À notre avis, la réponse est non. Les risques techniques associés au Fast Cooling sont trop importants pour garantir un haut niveau de qualité. Chez PolyD, nous proposons un délai de production minimum de 3 jours, ce qui permet d'obtenir les meilleures performances avec la technologie d'impression 3D MJF.

Pour en savoir plus sur ce sujet, consultez notre article "Refroidissement naturel ou refroidissement rapide ?". 

5. CONCLUSIONS

L'impression 3D avec technologie HP Multi Jet Fusion (MJF) permet d'imprimer des pièces industrielles, des composants et des prototypes mécaniquement robustes, précis, de haute précision et complexes, difficiles à produire avec d'autres techniques d'impression et ne nécessitant pas de structures de support. Les délais de production sont de 3/5/7 jours, les coûts de production sont favorables, comparables à ceux du moulage par injection, et le choix des matériaux et des finitions est complet.

Les secteurs de nos clients sont principalement :

• l'industrie manufacturière ;
• l'automatisation et le design industriel ;
• les biens de consommation et l'électronique ;
• le prototypage rapide et la conception ;
• Services d'impression 3D ;
• l'éducation et la formation ;
• la mobilité.

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