• Guide complet de l'impression 3D MJF

La Guide complet de l'impression 3D Multi Jet Fusion

Publié le · Mis à jour le

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. 

PolyD impressione 3D MJF de HP

 

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

  1. Comment fonctionne la technologie Multi Jet Fusion 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. Questions fréquentes ;
  6. Conclusions.

 

1. QU'EST-CE QUE LA IMPRESSION 3D AVEC TECHNOLOGIE MULTI JET FUSION 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.

PolyD - Impression 3D MJF - processus

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 :

 

2. AVANTAGES DE LA MULTI JET FUSION 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.

PolyD impressione 3D comparaisons entre MJF, SLS, FDM, moulange par injection

 

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.

Les chiffres de l’impression MJF chez PolyD
Le volume d’impression maximal est de 380 × 284 × 380 mm (X × Y × Z). La précision dimensionnelle obtenue est comprise entre ±0,3 mm jusqu’à 100 mm et 0,3 % au-delà de cette valeur.

PolyD - impression 3D MJF - détail jamais vu 2 mm.


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

 

MJF FACE AUX AUTRES TECHNOLOGIES

Comparaison de Multi Jet Fusion avec les autres technologies
Critère Multi Jet Fusion (PolyD) FDM SLS Moulage par injection

Délais de livraison habituels

3, 5 ou 7 jours ouvrés, au choix lors du devis

Similaires ou plus rapides sur des pièces simples

Similaires à la MJF

Semaines, à cause du moule

Supports d’impression

Inutiles : le lit de poudre soutient la pièce pendant l’impression

Presque toujours nécessaires sur des géométries complexes, à retirer en post-production

Inutiles, même principe que le lit de poudre

Non applicable, la pièce sort déjà finie du moule

Finition de surface

Uniforme, adaptée aux traitements et à la coloration

Lignes d’impression visibles, nécessite un travail supplémentaire pour une finition lisse

Similaire à la MJF, légèrement plus rugueuse

Excellente, dépend de la qualité du moule

Propriétés mécaniques

Isotropes, c’est-à-dire identiques dans toutes les directions : adaptées aux composants fonctionnels sous charge

Varient selon la direction d’impression, point faible connu de la technologie

Isotropes comme la MJF

Isotropes, mais le matériau est contraint par le moule

Volumes idéaux

D’une seule pièce à de petites/moyennes séries, jusqu’à plusieurs dizaines de milliers d’unités

Prototypage et pièces unitaires

Similaires à la MJF

Grandes séries, l’investissement dans le moule ne s’amortit qu’à volume élevé

Coût de démarrage

Nul : pas de moule, vous ne payez que la pièce

Nul

Nul

Élevé : le coût du moule doit être amorti

Confidentialité de la commande

PolyD Protected : NDA automatique sur chaque commande, anonymisation, suppression des fichiers après production

Dépend du fournisseur

Dépend du fournisseur

Dépend du fournisseur

Tous les prestataires d’impression 3D ne traitent pas la confidentialité des projets de la même manière. Avec PolyD Protected, chaque commande est couverte par un accord de confidentialité (NDA) automatique, les données du projet sont anonymisées et les fichiers sont supprimés à la fin de la production. C’est une garantie pensée pour ceux qui travaillent sur des composants propriétaires ou soumis au secret industriel, des drones à l’automobile jusqu’aux dispositifs médicaux.

 

3. FONCTIONNALITÉ, MATÉRIAUX, COULEURS ET FINITIONS DE LA TECHNOLOGIE MULTI JET FUSION

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.

PolyD - Impression 3D MJF - Black box

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". 

Polyd Impressione 3D MJF Finitures

 

4. POURQUOI L'IMPRESSION 3D MULTI JET FUSION 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. QUESTIONS FRÉQUENTES SUR L'IMPRESSION 3D MJF

Quand vaut-il mieux choisir l’impression 3D MJF plutôt qu’une autre technologie ?

Quand la pièce doit être fonctionnelle et pas seulement esthétique, quand il faut une petite ou moyenne série reproductible, quand le design est encore en cours d’évolution (ce qui évite l’investissement dans un moule), et quand la géométrie est complexe, avec des canaux internes ou des charnières intégrées difficiles à obtenir avec un usinage traditionnel.

L’impression MJF convient-elle aussi à une série unique répétée dans le temps ?

Oui. La MJF garantit des coûts unitaires stables et une répétabilité du processus sur des lots allant jusqu’à plusieurs dizaines de milliers d’unités, sans le coût initial d’un moule.

Est-il rapide de passer du projet à la production avec la MJF ?

C’est l’un des points forts de cette technologie : la MJF réduit considérablement le time to market par rapport aux moules ou à l’usinage CNC, car elle ne nécessite aucun outillage dédié. Chez PolyD, les délais de livraison sont de 3, 5 ou 7 jours ouvrés, selon l’urgence.

Faut-il des structures de support pour imprimer en MJF ?

Non. La pièce reste en suspension dans le lit de poudre pendant toute l’impression, donc aucun support physique à retirer ensuite : un avantage direct sur les géométries complexes et pour faciliter la post-production.

Quelles propriétés mécaniques garantit une pièce imprimée en MJF ?

Des propriétés isotropes, c’est-à-dire identiques dans toutes les directions de charge : une différence importante par rapport à la FDM, où les propriétés varient selon la direction d’impression. C’est pourquoi la MJF convient aux composants soumis à des charges multiaxiales, pas seulement aux prototypes.

MJF ou FDM, que choisir pour mon projet ?

Cela dépend du cas. La MJF est préférable quand la pièce est fonctionnelle, nécessite des tolérances plus strictes ou des surfaces plus uniformes ; la FDM reste le choix le plus économique pour des prototypes rapides ou des itérations de design à faible coût. Lisez notre article " Avantages et inconvénients des technologies d'impression 3D : FDM, MJF et INJECTION "

 

6. 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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