L’impression 3D par jet de matière, on vous explique tout !

L’impression 3D continue sur son rythme effréné mais les procédés derrière cette technologie restent toujours aussi flous pour certains. Après nos articles sur le Frittage sélectif par laser et le Dépôt de matière fondue, on vous présente aujourd’hui l’impression 3D par jet de matière, ou Material Jetting en anglais, un procédé permettant d’obtenir des objets combinant plusieurs matières et couleurs. Comment cela fonctionne ?

L’impression 3D par jet de matière ou Material Jetting, brevetée par la société Objet Ltd. en 1999 (qui a fusionné avec Stratasys en 2012), combine la technologie Inkjet et l’utilisation de photopolymères. La technologie à jet d’encre est utilisée par les imprimantes 2D classiques sur papier tandis que les photopolymères sont des matériaux qui durcissent au contact des rayons ultraviolets. Cette technologie possède de nombreux avantages : une excellente résolution (jusqu’à 0,016 mm), des surfaces lisses (pas d’effet d’escalier contrairement aux objets imprimés par FDM par exemple) ainsi qu’un large choix de matières et de couleurs pour un coût et un temps d’impression relativement faibles.

Comment fonctionne l’impression 3D par jet de matière ?

Comme toute technique d’impression 3D, le processus commence par la création de l’objet souhaité à l’aide d’un logiciel de CAO  ; il est ensuite tranché en plusieurs images numériques, chacune correspondant à une couche de l’objet, via un logiciel de tranchage, aussi appelé slicer. Le fichier STL est alors envoyé à l’imprimante 3D.

La résine liquide est chauffée à 30-60 ° C, obtenant ainsi la viscosité adaptée pour l’impression. La tête d’impression, très similaire à celle d’une imprimante à jet d’encre, projette ensuite des centaines de micro-gouttelettes de résine photopolymère sensible à la lumière ultraviolette. Celle-ci est intégrée à la tête d’impression et vient durcir le matériau pour former la première couche. Tout comme le procédé de stéréolithographie, cette technologie repose sur le principe de la photopolymérisation. L’impression multimatériaux et polychrome est possible car le support de tête d’impression comporte de nombreuses buses capables de « projeter » simultanément divers matériaux ainsi qu’un matériau de support soluble par exemple.

Le fonctionnement de l’impression 3D par jet de matières // Copyright 3D Hubs

Les avantages et inconvénients de la technologie Material Jetting

Le principal avantage de la technologie Material Jetting réside dans sa capacité à imprimer des pièces multimatériaux et en couleur. Grâce à ses multiples têtes d’impression, chaque matériau peut être stocké dans une tête distincte, ce qui permet donc de traiter différentes matières et couleurs. Le matériau composite obtenu est appelé Digital Material et convient à la création de prototypes détaillés qui se rapprochent du modèle final (résistance à la température, bio-compatibilité, rigide ou souple, etc.)

Parmi les inconvénients, on peut citer notamment un volume d’impression limité – on ne peut effectivement pas (encore) fabriquer de pièces grand format. De plus, comme pour la plupart des autres technologies, le processus nécessite des supports d’impression et une étape de post-traitement. Pendant cette étape, les supports ainsi que les résidus de résine doivent être enlevés grâce à une solution particulière, puis la pièce doit être complètement durcie dans une chambre UV. Comme tous les composants conçus à partir de photopolymères, ils sont sensibles à la lumière, ce qui peut modifier leurs propriétés au fil du temps.

Les secteurs d’application de l’impression 3D par jet de matière

On vous l’expliquait ci-dessus, le domaine d’application principal de l’impression 3D par jet de matière est la production de prototypes détaillés et fonctionnels. Elle permet de voir, toucher et sentir des modèles visuels très proches des futurs produits. Cette méthode intéresse particulièrement le secteur médical car elle permet de créer des modèles anatomiques à l’échelle, dans différentes couleurs, fidèles au corps humain. De cette façon, le médecin peut expliquer concrètement une maladie à un patient tandis que les chirurgiens peuvent mieux préparer leurs opérations à l’avance. Le jet de matière est également utilisé dans des domaines artistiques ou en joaillerie, notamment dans le processus de fonte à cire perdue.

Les principaux acteurs du marché

Comme indiqué précédemment, Stratasys est le pionnier de cette technologie et commercialise diverses machines utilisant la technologie par jet de matière – appelée ici PolyJet. Les plus connues sont sans doute la J750 et la J350. Elles sont toutes les deux compatibles avec les couleurs Pantone et peuvent imprimer des prototypes dans plus de 500 000 couleurs, textures, dégradés, transparences et dureté de matériaux. 3D Systems propose également une gamme d’imprimantes 3D par jet de matière, une technologie baptisée MultiJet, telles que le ProJet MJP 5600. La variété de couleurs n’est pas aussi grande que celle de Stratasys, mais la méthode peut également être utilisée pour fabriquer différents prototypes, avec des matériaux élastiques ou durs.

Une autre société qui utilise le principe de base de la technologie de projection de matière est la société israélienne XJet. Ils ont cependant développé une méthode de projection de nanoparticules c’est-à-dire qu’ils n’impriment pas avec des gouttelettes de plastique, mais avec des gouttelettes liquides chargées en nanoparticules de céramique ou de métal.

Le procédé développé par XJet (crédits photo : XJet)

Et vous, utilisez-vous l’impression 3D par jet de matière ? Que pensez-vous de cette technologie ? Partagez votre opinion en commentaire de l’article ou avec les membres du forum 3Dnatives.

*Photo de couverture : Modèle médical imprimé avec la Stratasys J750 (crédits : SYS Systems)