Projection de matière MJ, NPJ, DOD

La technique d’impression 3D par projection de matière est souvent comparée au processus de jet d’encre en 2D standard. L’utilisation de photopolymères, métaux ou cires qui se solidifient lorsqu’ils sont exposés à la lumière ou à la chaleur (d’une manière similaire à la stéréolithographie) garantit que les objets physiques sont fabriqués une couche après l’autre. La projection de matière permet d’imprimer différents matériaux en 3D dans une même pièce.

Le photopolymère est projeté depuis plusieurs centaines de buses minuscules dans la tête d’impression afin de créer la pièce couche par couche. La projection de matière dépose le matériau de fabrication de façon rapide et par ligne. Cela peut être comparé à d’autres technologies de dépôt par point qui suivent une trajectoire pour terminer la zone transverse d’une couche, également appelée coupe. À mesure que les gouttelettes sont déposées sur la plateforme de fabrication, elles sont directement chauffées et solidifiées à l’aide d’une lumière UV. Les procédés de projection de matière nécessitent un support qui est souvent imprimé simultanément en 3D pendant la fabrication à partir d’un matériau soluble. Le matériau du support est ensuite retiré lors de l’étape de post-traitement.

Projection de matière : 3 sous procédés

La projection de matière englobe plusieurs techniques, dont la plus courante est

• Drop On Demand (gouttes à la demande ou DOD) Les imprimantes DOD possèdent deux jets d’impression : un pour déposer le matériau de fabrication et l’autre pour le matériau du support soluble. Comme toutes les machines de fabrication additive, les imprimantes 3D DOD suivent une trajectoire prédéfinie et déposent le matériau point à point de façon à créer la section transverse d’un composant. Elles comportent en outre un outil pivotant qui écrème la zone de construction après chaque couche pour garantir une surface parfaitement plane avant l’impression de la couche suivante. On utilise habituellement la technologie DOD pour produire des modèles en cire perdue pour les applications de moulage/microfusion à la cire perdue, ce qui en fait une technique d’impression 3D indirecte.
• NanoParticle Jetting (NPJ) par XJet. Cette technologie de projection de matière brevetée par XJet utilise un liquide contenant des nanoparticules de construction ou nanoparticules de support. Il est chargé dans l’imprimante sous forme de cartouche et pulvérisé sur le plateau de construction en couches de gouttelettes extrêmement fines. Les températures élevées à l’intérieur de l’enveloppe de construction provoquent l’évaporation du liquide. Il ne reste ensuite que les pièces créées à partir du matériau de construction. Cette technique est adaptée aux métaux et à la céramique.
• PolyJet par Objet  La société Objet a breveté la technologie d’impression 3D par polyjet, qui appartient désormais à la marque Stratasys. Les matériaux photopolymères sont pulvérisés en couches ultrafines sur un plateau de construction à la manière de l’impression d’un document par jet d’encre. La lumière UV juste après la projection durcit chaque couche de photopolymère. La répétition de la pulvérisation et les étapes de durcissement, couche après couche, produisent des modèles entièrement solidifiés qui peuvent être manipulés et utilisés sans attendre. Le matériau du support de type gel, spécialement conçu pour prendre en charge les géométries complexes, peut facilement être retiré manuellement ou par jet d’eau.

La technologie d’impression 3D par projection de matière est idéale pour créer des prototypes réalistes, car elle fournit un niveau de détails élevé, une précision supérieure et une finition de surface lisse. La projection de matière permet aux concepteurs d’obtenir une conception en plusieurs couleurs et plusieurs matériaux sur une même impression. Pour affecter un matériau ou une couleur différente à certaines parties de la pièce, vous devez exporter le modèle sous forme de fichiers STL distincts. Lorsque vous mélangez des propriétés de matériau ou de couleur pour créer un matériau numérique, vous devez exporter la conception en tant que fichier OBJ ou VRML. En effet, ces formats autorisent la définition de propriétés spéciales (texture ou couleur complète) sur la base de faces ou de sommets individuels.

L’impression par projection de matière présente néanmoins certains inconvénients : son coût est élevé et les photopolymères activés par les UV perdent leurs propriétés mécaniques au fil du temps et peuvent devenir cassants.