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Prototypage avec l’impression 3D PolyJet

Utilisez PolyJet pour combiner les propriétés élastomères et rigides ensemble pour le prototypage de composants multi-matières

Pièces PolyJet
PolyJet peut combiner en une pièce des matières ayant plusieurs propriétés telles que les couleurs et les duretés. C'est une solution économique pour le prototypage de pièces en élastomère et surmoulées, car elle ne nécessite aucun outillage.

PolyJet est l’une des rares technologies industrielles d’impression 3D permettant l’utilisation de matières multiples pour une seule construction de pièce, et d’imprimer ces matières ensemble dans une seule couche. En outre, différentes couleurs et degrés de dureté peuvent être combinés, là encore dans une seule couche d’une épaisseur d’un quart de celle d’une feuille de papier.

PolyJet utilise un processus de vaporisation qui projette de fines gouttes de photopolymère liquide, appelés voxels, par de nombreuses buses sur une plate-forme de fabrication, avant traitement de couches qui forment les pièces élastomères. Cette approche numérique garantit une excellente précision, ainsi que la capacité de modifier de manière stratégique les propriétés des matières comme cela n’avait jamais été possible.

Prêts à imprimer des pièces PolyJet ? Avant de télécharger votre modèle de pièce, voici une petite introduction sur cette technologie :

  • Les bases techniques
  • Un bref aperçu des industries qui utilisent cette technologie, et pourquoi elle le font
  • Inscription sur les pièces
  • Le manuel de conception de pièces
  • Où et quand vous devez utiliser PolyJet
Les bases techniques

La technologie PolyJet existe depuis 2005, elle est désormais mature et bien maîtrisée. Comme pour les autres processus d’impression 3D, elle fabrique les pièces en commençant par la base, couche après couche. Mais c’est là que s’arrêtent la plupart des ressemblances. PolyJet utilise une tête d’impression équipée de buses multiples pour pulvériser de minuscules gouttes de photopolymère liquide de 42 microns, et former des couches d’une épaisseur de 30 microns. Ces couches sont traitées rapidement par une source ultraviolette. La matière support est imprimée en même temps, de telle sorte que les pièces sont auto-porteuses. Lorsque la fabrication est terminée, la pièce est immergée rapidement dans une solution chimique qui dissout le support et fait apparaître des surfaces lisses et précises.

L’un des aspects les plus pratiques de PolyJet est sa capacité à simuler différents polymères, notamment le caoutchouc de silicone liquide (LSR) et l’ABS. Et plus encore, ces matières peuvent être imprimées dans une large gamme de duretés, ce qui fait de PolyJet le choix parfait pour prototyper un boîtier électronique surmoulé, par exemple, ou un couvercle avec un joint intégré, et ceci en un seul passage dans la machine.

Pourquoi utiliser PolyJet ?

Pour résumer, PolyJet est une option parfaite pour ceux qui désirent une manière rapide, flexible et précise de prototyper des pièces, tout en ayant la capacité d’incorporer différents niveaux de dureté (duromètres) et/ou couleurs de matière dans une seule construction.

Un constructeur automobile peut l’utiliser pour prototyper des joints caoutchouc ou en matière semi-rigide, en choisissant de manière numérique le duromètre « juste comme il faut ». L’industrie médicale peut l’utiliser pour prototyper des implants orthopédiques et des prothèses dentaires pour des tests d’adéquation, ou créer des poignées souples pour des échantillons d’instruments chirurgicaux en plastique dur.

Des boîtiers électroniques bicolores avec des couvercles transparents, des sangles flexibles pour les équipements d’athlétisme, des composants d’applications complexes, et des fermetures par enclenchement détaillées mais flexibles, ce sont juste quelques possibilités pour le prototypage PolyJet d’objets industriels ou de grande consommation.

Schéma du process PolyJet
Le manuel

Ça parait pas mal, mais comment ça marche ? Aujourd’hui, les règles de conception pour l’impression 3D PolyJet chez Protolabs sont relativement faciles à comprendre :

  • La dimension maximale d’une pièce est de 490 mm x 390mm x 200mm (Stratasys OBJET 500 Connex 3).
  • La taille minimale de détail pour des pièces PolyJet est de 0,3 mm dans toutes les directions. Des parois ou détails non porteurs peuvent avoir 0,75 mm de large, mais ceux qui ont une fonctionnalité ou un rôle porteur doivent avoir au moins 1,0 mm. De la même manière, la hauteur de ces détails dépend en partie de la matière et de la géométrie de la pièce, mais essayez d’éviter des parois ou bossages isolés de grande taille, car elles peuvent être endommagées pendant l’élimination du support.
  • Même si PolyJet peut produire des détails fins, rappelez-vous que la tolérance dimensionnelle en longueur et épaisseur est de +/-0,1 mm plus +/-0,001 mm/mm. Votre dimensionnement peut varier, suivant la forme de la pièce et la matière utilisée.
  • Il est difficile d’éliminer la matière support dans les trous, rainures et canaux inférieurs à 0,75 mm de largeur, notamment ceux présentant un ratio longueur/profondeur de 4/1 ou supérieur. En fait, des détails étroits de ce type pourraient ne pas apparaître du tout, gardez ceci à l’esprit lors de la conception. Vous pouvez également être tenté de prévoir des orifices de rinçage (permettant à la matière support de s’écouler des cavités internes) pour les formes intérieures fermées, par exemple l’intérieur d’un cube ou d’une sphère. C’est possible, à condition que ces orifices soient assez grands pour permettre le rinçage de la matière de support, mais vous pouvez aussi les laisser fermés, sauf si vous avez une très bonne raison de faire autrement. Il y a de grandes chances que vous ne remarquerez même pas la matière de support piégée.
  • Les prototypes pour les pièces surmoulées ou ceux avec matière de garniture intégrée - une poignée à surface souple, par exemple, ou un couvercle avec une surface de joint de type caoutchouc, doivent être conçus avec un jeu nul ou pouvant atteindre au maximum 0,05 mm. Si vous laissez un espace quel qu’il soit, les composants risquent de se séparer dans vos mains, et vous contraindre à une reconception, une réimpression et une perte de temps dans le cycle de développement.
Avantages : qu’est-ce que PolyJet peut faire pour vous ?

Protolabs utilise des machines Stratasys Objet 500 Connex 3 qui peuvent fabriquer des pièces dans une large gamme de duretés, allant des pièces rigides aux pièces flexibles élastomères avec une dureté Shore A de 30A (semblable à celle d’un insert gel dans une chaussure). Des matières Agilus sont utilisées pour une meilleure résistance à la traction et à la déchirure ; des options de couleur blanche, noire et transparente sont disponibles en standard.

Comme pour les pièces surmoulées, assurez-vous de télécharger chaque pièce d’un assemblage « multipièce » avec son fichier CAO séparé, ainsi qu’un fichier d’ensemble comprenant l’assemblage complet. Choisissez la dureté et la couleur des matières, donnez une quantité et vous recevrez un devis immédiat. Une fois la commande passée, les pièces sont livrées en général dans les trois jours.

Pour résumer, si vous concevez une pièce qui sera surmoulée, PolyJet est fait pour vous. Vous prototypez une pièce d’injection moulée en deux passages ? Pensez à PolyJet. Vous avez besoin d’une pièce rigide en certains endroits et flexible en d’autres, ou transparente en un point et opaque ailleurs, alors PolyJet peut être ce qu’il faut pour votre produit. Vous travaillez sur un prototype en silicone liquide (LSR) ? Et oui, PolyJet s’impose encore.

Comme d’habitude, n’hésitez pas à contacter l’un de nos ingénieurs d’applications au +33 (0)4 27 50 29 47 ou par email : applicationsengineers@protolabs.fr