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Multi Jet Fusion (MJF) : aperçu d’une technologie d’impression 3D

Cet article résume tout ce que vous avez besoin de savoir sur la technologie Multi Jet Fusion : comment ça marche, les matériaux compatibles, ainsi que ses avantages et inconvénients en tant que technologie d’impression 3D.

La technologie Multi Jet Fusion de HP (MJF) est l’une des technologies d’impression 3D les plus communément utilisées pour imprimer des pièces extrêmement durables et d’une grande exactitude. Comparée aux procédés similaires basés sur lit de matière pulvérulente en fusion (comme le frittage sélectif par laser ou SLS), La technologie MJF permet de réaliser davantage d’économies d’échelle. Les pièces obtenues sont largement employées en tant que prototypes, ou directement en application finale (suivez le lien pour voir comment un de nos clients a créé un support utilisé pour fixer un AirTag sur un vélo à l’aide de cette technologie).

Comment fonctionne l’impression 3D MJF ?

Le processus d’impression 3D par Multi Jet Fusion suit les 5 étapes suivantes :

Source : Researchgate
  • Étape 1 – La tête d’impression répand une fine couche de matière poudreuse sur la plateforme de l’imprimante (étape 1 sur l’image).
  • Étape 2 – Une buse se met en mouvement afin d’arroser la couche de matière avec deux types d’agents : un agent liant et un agent dit « détaillant » (étape 2 & 3 sur l’image).
  • Étape 3 – Un dispositif chauffant vient alors se placer au-dessus de la couche de poudre, provoquant la fusion des parties ayant été exposées à l’agent liant, ce qui permet de façonner la pièce. Les parties ayant été exposées à l’agent détaillant demeurent sous forme de poudre, l’agent en question étant utilisé afin de définir précisément les limites de la pièce et d’assurer la précision dimensionnelle (étape 4 & 5 sur l’image).
  • Étape 4 – Une brève étape de nettoyage révèle la pièce imprimée, avec sa géométrie telle qu’elle a été définie. La poudre restante servira de support aux couches suivantes, éliminant ainsi le besoin de structures de maintien (à la manière de ce qui se fait en imprimerie 3D SLS)
  • Étape 5 – À la fin du processus, l’intégralité de la matière poudreuse restante est transférée, avec la pièce imprimée, vers une station de séparation, où la majorité de la matière inutilisée est évacuée par aspiration, ce qui permet sa réutilisation ultérieure et évite également de produire trop de déchets.

Matériaux pour l’impression 3D MJF

Le matériaux utilisés pour l’impression 3D MJF se répartissent en 2 catégories : 

  • Les plastiques rigides : Nylon PA11, Nylon PA12, PP
  • Les plastiques flexibles : Estane 3D TPU M95A
MJF 3D printed cup

Avantages de la technologie MJF en impression 3D

La technologie MJF est l’une des technologies d’impression 3D les plus populaires pour la réalisation de prototypes et les productions à faible volume. Cependant, en raison de l’efficacité dont elle fait preuve également sur des échelles plus grandes, elle est aussi utilisée pour les productions à volume intermédiaire. Certains avantages, qui lui sont propres, en font une technologie d’impression 3D unique en son genre.

Les impressions MJF ne nécessitent pas de structures de maintien

La technologie d’impression 3D MJF faisant partie de la famille des technologies de fabrication additive basées sur lit de matière pulvérulente en fusion, les pièces réalisées ne nécessitent aucune structure de maintien : au cours de l’impression, les espaces vides sont naturellement comblés par la poudre restante. En d’autres mots, les impressions MJF se supportent elles-mêmes, ce qui en fait un procédé de choix pour réaliser des ouvrages complexes, qui pourront même être imprimés d’un seul tenant (contrairement à des procédés comme l’impression FDM, où les différentes parties devront être imprimées séparément).

La technologie MJF permet d’imprimer directement en couleur

La technologie Multi Jet Fusion est l’une des rares permettant une impression en couleur des plastiques de qualité industrielle (Nylon 12). Il est en effet possible, grâce à cette technologie, de produire des pièces complètement fonctionnelles, toutes en couleur et qui conservent des propriétés mécaniques optimales. La nature indirecte du procédé lui permet de reproduire toutes les couleurs du spectre à l’aide d’un système de contrôle voxel. La reproduction des couleurs est aussi beaucoup plus exacte.

Colour MJF 3D Print
Pièce multicolore obtenue par impression 3D MJF

La technologie MJF offre de bonnes propriétés mécaniques et physiques 

La technologie MJF permet d’imprimer des pièces avec une épaisseur de couche extraordinairement fine (80 microns). Les pièces résultantes bénéficient alors d’une porosité minimale, doublée d’une haute densité, leur conférant une excellente résolution et une bonne exactitude dimensionnelle. De plus, l’état de surface des pièces est naturellement très bon. Toutes ces caractéristiques font de la technologie Multi Jet Fusion un candidat idéal pour la réalisation de prototypes fonctionnels ou de produits finis fabriqués en lots de taille réduite. Les impressions MJF sont hautement isotropes, avec une résistance mécanique constante, quelle que soit la direction considérée.

La technologie MJF bénéficie d’un bon rapport qualité-prix

Même si la technologie FDM constitue toujours une alternative meilleure marché, l’exactitude dimensionnelle et les propriétés mécaniques des pièces imprimées via MJF sont sans comparaison, et pour un prix, somme toute, relativement équivalent. Les pièces MJF sortant d’impression déjà colorées et avec un bon état de surface, l’ajout d’opérations supplémentaires en post-usinage n’est pas nécessaire, ce qui permet des économies substantielles sur tout ce qui a trait à la teinture ou aux traitements de surface.

La technologie MJF bénéficie de courts délais d’exécutions

En termes de vitesse d’impression, le procédé MJF est encore plus rapide que la technologie SLS. Les matières poudreuses compatibles sont aisément disponibles et la technologie, grâce à la possibilité qu’elle offre d’imprimer plusieurs pièces en même temps, est mieux adaptée à la fabrication de plus gros volumes que ses homologues. Elle est d’ailleurs également utilisée pour l’impression de lots de taille intermédiaire. 

Les impressions MJF produisent moins de déchets

Grâce au nettoyage effectué par la station de traitement (qui procède aussi à l’aspiration des poudres en excès, pour une utilisation ultérieure), les imprimantes 3D MJF permettent de récupérer plus de 50% du matériaux utilisé au cours d’une impression. Moins de déchets équivaut à une meilleure conservation des matières poudreuses, tout en diminuant les dommages faits à l’environnement.

Désavantages de la technologie MJF en impression 3D

Malgré ses avantages, la technologie MJF présente également un petit nombre d’inconvénients :

La technologie MJF offre un choix restreint de matériaux d’impression

Les impressions MJF ne peuvent être effectuées qu’avec des poudres au nylon (PA 11, PA 12), au PP et au TPU. En comparaison, la technologie FDM offre bien plus d’options : ABS, PETG, PLA, etc… D’autres imprimantes permettent également l’utilisation de matériaux de qualité alimentaire. Néanmoins, si l’on parvient à faire correspondre un matériau compatible avec les exigences du projet concerné, la technologie MJF demeure une option intéressante.

Les impressions MJF ont une surface plus rugueuse

L’état de surface des pièces obtenues via l’impression 3D MJF est relativement bon, mais il demeure plus rugueux que les pièces obtenues via des procédés alternatifs plus onéreux, comme la stéréolithographie ou l’impression Polyjet. Bien entendu, il est toujours possible d’améliorer le grain de surface par des traitements post-usinage (polissage, microbillage, voire fusion à la vapeur) mais cela se traduira par des coûts et des délais de production accrus.

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