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L’impression 3D est peut-être devenue très accessible au cours des dernières années, permettant aux amateurs d’acheter des machines de bureau à bas prix. Cependant, cette évolution ne remet pas en cause la pertinence commerciale et industrielle de la technologie d’impression 3D. Dans la plupart des cas, les cas d’utilisation professionnelle de l’impression 3D nécessitent une technologie à un niveau beaucoup plus élevé que ceux des modèles de bureau.
PolyJet est un exemple de technologie d’impression 3D plus sophistiquée que d’habitude. Qu’est-ce que PolyJet et comment fonctionne-t-il exactement? Qu’est-ce qui la rend unique par rapport à l’impression 3D utilisant FDM ou SLA?
Qu’est-ce que la technologie PolyJet?
PolyJet est l’abréviation de «polymère jet», une technologie d’impression 3D basée sur le concept de jet de matériau. La première imprimante 3D qui utilisait cette technologie a été développée par Objet-Geometries en 2000, détenant ainsi les brevets de PolyJet. Objet-Geometries a ensuite été acquis par Stratasys en 2011. Depuis lors, Stratasys utilise le nom PolyJet pour sa gamme d’imprimantes 3D à jet de matériaux.
D’autres marques d’imprimantes 3D, telles que 3D Systems, ont également des imprimantes qui utilisent la technologie de projection de matériaux. Ces imprimantes ne sont pas appelées PolyJet car Stratasys détient les droits d’auteur du nom. Cependant, toutes les imprimantes à jet de matériaux utilisent la même technologie fondamentale avec seulement de subtiles différences.
Comment fonctionne l’impression 3D dans PolyJet?
PolyJet utilise le même principe de base que les imprimantes 3D à jet de matériau. Au cœur de cette technologie se trouvent les nombreuses têtes de projection qui fournissent à la plate-forme de construction des flux contrôlés avec précision d’un photopolymère.
Les photopolymères sont un type de résine plastique qui ont des formes de base liquides. Lorsqu’un photopolymère est exposé à la lumière, ses propriétés physiques sont modifiées. Dans le cas des résines photopolymères utilisées en impression 3D, l’exposition aux UV entraîne le durcissement de la résine liquide. Le degré d’achèvement de ce processus de durcissement dépendra de l’intensité de la lumière UV utilisée et de la durée d’exposition de la résine à la lumière UV.
Comme les autres techniques d’impression 3D, l’impression avec PolyJet commence par un modèle 3D traité par un logiciel de découpe. Chaque couche générée par le logiciel slicer est ensuite recréée par les têtes de projection au fur et à mesure qu’elles délivrent le matériau photopolymère. Le chariot sur lequel les têtes de projection sont installées contient également un ensemble de lampes UV qui durcissent les couches de matériau photopolymère lorsqu’elles heurtent la plateforme de construction.
Une fois l’impression d’une couche terminée, la plate-forme de construction s’éloigne des têtes de projection pour permettre l’impression de la couche suivante. Ce processus est répété jusqu’à ce que l’ensemble du dessin soit ensuite reproduit.
Avantages et inconvénients de la technologie PolyJet
Étant une technologie exclusive, l’impression 3D PolyJet est assez rare et ne se trouve généralement que dans des environnements professionnels. Il est presque inutile de mentionner que les imprimantes 3D PolyJet sont beaucoup plus chères que les imprimantes FDM ou SLA de bureau. Cependant, il vaut la peine d’évaluer les avantages de la technologie PolyJet par rapport à ces formes plus courantes d’impression 3D.
AVANTAGES:
Excellente précision des détails
Les têtes de projection extrêmement fines utilisées dans les imprimantes 3D PolyJet permettent un niveau de précision incroyable. Des détails aussi petits que 16 microns ou 0,016 millimètres sont bien dans les capacités de PolyJet. Ce niveau de détail rivalise avec celui des technologies d’impression 3D basées sur le laser comme le frittage laser sélectif (SLS). Par rapport à FDM et SLA, la précision détaillée de PolyJet est meilleure d’au moins une amplitude entière.
Permet plusieurs matériaux et couleurs
La résine photopolymère que les têtes de projection éjectent est stockée dans des cartouches situées quelque part dans la machine. Une imprimante PolyJet 3D contient un grand nombre de têtes de projection, dont différents groupes peuvent être raccordés à différentes cartouches. Cela signifie qu’une seule impression peut être faite de différents matériaux ou couleurs photopolymères sans avoir à effectuer des changements d’outils longs.
L’avantage le plus évident est que cela signifie que vous pouvez créer des projets multicolores dans une imprimante PolyJet 3D assez facilement. C’est quelque chose qui n’est pas possible avec la technologie SLA ou SLS et qui n’est autorisé qu’à un degré limité dans FDM.
La polyvalence de PolyJet en ce qui concerne le nombre de matériaux qu’il peut utiliser simultanément signifie également qu’il peut créer des structures de support avec un matériau différent du matériau de l’impression principale. Cela ouvre la possibilité d’utiliser des matériaux de support qui peuvent être facilement retirés de l’impression finie en les immergeant dans de l’eau ou une solution chimique.
Sélection de matériaux polyvalente
Malgré la nature hautement spécialisée du matériau photopolymère utilisé dans les imprimantes 3D PolyJet, Stratasys a réussi à développer une gamme impressionnante de matières premières compatibles. À l’heure actuelle, il existe plus de 100 matériaux différents pour PolyJet, y compris des variantes d’ABS, de PC et de nylon, entre autres.
Les impressions sont complètement séchées instantanément
Parmi les autres technologies d’impression 3D, la stéréolithographie (SLA) est celle que nous pouvons considérer comme la plus proche de PolyJet. Ils utilisent tous deux une résine liquide photopolymère comme matière première et une lumière UV pour le durcissement.
La différence cruciale est que les impressions réalisées via SLA sont toujours considérées comme «vertes» et nécessitent un durcissement supplémentaire pour développer les propriétés physiques souhaitées. En revanche, les très petites gouttelettes éjectées par les têtes de projection dans le procédé PolyJet permettent un durcissement quasi instantané de la résine. Les impressions faites par une imprimante PolyJet sont complètement durcies et ne nécessiteront plus de post-traitement. Cela réduit considérablement le temps de traitement nécessaire pour l’impression PolyJet et est avantageux pour les commandes à volume élevé.
LES INCONVÉNIENTS:
Nécessite des structures de support
Contrairement aux techniques d’impression à base de poudre, PolyJet nécessitera l’intégration de structures de support si une conception a des caractéristiques en surplomb. Cela ne prend pas beaucoup de travail car la plupart des logiciels de découpage peuvent le faire automatiquement pour vous. Cependant, il utilise une bonne quantité de filament et augmente le temps nécessaire pour terminer l’impression d’une conception 3D donnée.
La résine photopolymère est vulnérable à la lumière et à la dégradation thermique.
De par leur conception, les photopolymères sont sensibles à toute forme de lumière ou de chaleur. Le même processus qui convertit la résine liquide en plastique solide est également responsable de la détérioration naturelle des photopolymères. Cela signifie que les produits fabriqués via la technologie PolyJet ne sont pas destinés à une utilisation à long terme, en particulier en extérieur.
Cette propriété remet également en question la pertinence des impressions PolyJet pour des prototypes censés avoir des propriétés robustes ou fonctionnelles. Ils peuvent être solides lorsqu’ils sont nouvellement fabriqués, mais ces propriétés physiques peuvent être compromises avec le temps.
Applications d’impression 3D par PolyJet
La popularité de PolyJet peut être loin de celle d’autres technologies d’impression 3D comme FDM ou SLA. Cependant, il s’est taillé une niche dans des secteurs qui apprécient le niveau incroyable de détails et la polyvalence qu’offre la technologie. Voici quelques-unes des applications les plus prestigieuses de l’impression 3D PolyJet:
Prototypes et modèles très détaillés et réalistes
L’utilisation la plus courante de l’impression 3D PolyJet est le prototypage rapide. Alors que n’importe quelle technologie d’impression 3D peut être utilisée pour créer des prototypes, PolyJet est la méthode préférée par ceux qui privilégient la précision et le niveau de détail.
La capacité multi-matériaux de PolyJet signifie également qu’il peut créer des prototypes de nature plus fonctionnelle. Avec PolyJet, les prototypes avec des pièces rigides et des charnières flexibles n’ont plus besoin d’être imprimés séparément.
PolyJet est également un excellent choix pour les modèles de concept utilisés dans l’architecture et le développement de produits. Non seulement PolyJet conserve un plus grand niveau de détail des modèles 3D, mais ses produits sont souvent plus attrayants visuellement sans avoir besoin d’une finition laborieuse et longue.
Modèles d’études de santé
L’impression 3D est souvent utilisée dans l’industrie des soins de santé pour créer des modèles physiques de numérisations 3D des organes internes des personnes. Cela aide les médecins et autres professionnels de la santé à diagnostiquer et à gérer les patients. Étant donné que les impressions PolyJet sont si détaillées, ces modèles imprimés en 3D peuvent même être utilisés pour la planification de stratégies chirurgicales.
À mesure que la technologie de modélisation 3D s’améliore et devient plus courante dans l’industrie des soins de santé, nous pouvons nous attendre à ce que l’utilisation de l’impression 3D PolyJet se développe avec elle.
Moules dentaires
L’une des applications les plus spécifiques de l’impression 3D PolyJet dans le secteur de la santé est la production de moules dentaires. Dans le passé, les dentistes utilisaient des matériaux à base de plâtre pour créer des moules dans un processus qui nécessite beaucoup de compétences, prend du temps et se traduit par une expérience globale désagréable pour le patient.
Grâce à une combinaison de modélisation 3D et d’impression PolyJet, les dentistes peuvent désormais fabriquer des moules dentaires beaucoup plus facilement et plus rapidement. On peut même affirmer que les modèles numérisés en 3D sont plus précis que ceux qui ont été créés en utilisant les méthodes les plus anciennes. Ces moules peuvent aider les dentistes à concevoir des couronnes, des accolades et des supports plus précis pour leurs patients sans les faire trop souffrir.
Aides pédagogiques et jouets pour enfants
PolyJet est l’une des technologies d’impression 3D les plus polyvalentes en matière de disponibilité de matériaux compatibles. Il y a les plastiques d’impression 3D habituels comme l’ABS ou le PP, mais il y a aussi des matériaux qui sont caoutchouteux, transparents, à haute température et biocompatibles. Avec la bonne sélection de matériaux, il est possible d’imprimer des jouets et des aides pédagogiques en 3D qui sont parfaitement sûrs pour les enfants.
Dernières pensées
Malgré son existence depuis des années, PolyJet est loin de percer dans la popularité grand public. Dans ce cas, la popularité de la technologie n’est pas exactement une mesure de sa fiabilité ou de sa qualité. PolyJet est considéré sur les technologies d’impression 3D les plus détaillées et les plus polyvalentes et que de nombreuses industries ont jugées précieuses.
Depuis que Stratasys a acquis les droits sur la marque Polyjet, ils ont fait de grands progrès dans son développement. Aujourd’hui, Stratasys propose plus d’une centaine de matériaux photopolymères différents compatibles avec leurs imprimantes 3D PolyJet. Même si la technologie PolyJet n’atteint jamais les humbles ateliers des amateurs d’impression 3D, il ne fait aucun doute qu’il y a encore beaucoup de potentiel dans la technologie qui reste à explorer.