21/09/23
Avec les progrès constants de la technologie, l’impression 3D est devenue une méthode de fabrication très populaire et la technologie du jet d’encre joue également un rôle crucial dans l’impression 3D. Par exemple, l’application par Flashforge de la technologie du jet de cire piézoélectrique a apporté de profonds changements dans l’industrie de la fabrication de bijoux, ce qui se traduit par des designs de bijoux en constante évolution. Cet article décrit brièvement l’application de la technologie du jet d’encre à l’impression 3D.
La technologie à jet d’encre est une technique d’impression qui permet d’imprimer des images ou du texte en contrôlant l’éjection de gouttelettes. L’élément central de la technologie à jet d’encre est la tête d’impression à jet d’encre, qui se divise en deux types : les têtes d’impression à jet d’encre piézoélectriques et les têtes d’impression à jet d’encre thermiques.
La technologie à jet d’encre piézoélectrique fonctionne comme suit : de nombreuses petites céramiques piézoélectriques sont placées près de la buse de la tête d’impression à jet d’encre. Les céramiques piézoélectriques se déforment lorsqu’elles sont traversées par une tension. L’encre est alors éjectée de la buse et forme des motifs sur la surface du substrat. Grâce à une structure de tête d’impression bien conçue et à un contrôle efficace de la tension pour ajuster la taille et l’utilisation des gouttelettes d’encre, il est possible d’obtenir une précision et une qualité d’impression élevées.
Fabricants représentatifs de têtes d’impression piézoélectriques à jet d’encre : Epson, Kyocera, Konica, Fuji, etc.
La technologie du jet d’encre thermique fonctionne comme suit : Utiliser des résistances à couche mince pour chauffer instantanément l’encre d’un volume inférieur à 5μL à une température supérieure à 300°C dans la zone d’éjection de l’encre. Ce processus crée de nombreuses bulles minuscules qui se rassemblent rapidement et se dilatent en bulles plus grosses à une vitesse extrêmement rapide (moins de 10μs), forçant les gouttelettes d’encre à être éjectées de la buse. Après avoir continué à grossir pendant quelques microsecondes, les bulles disparaissent à nouveau dans la résistance. Avec la disparition des bulles, l’encre dans la buse se rétracte également. Ensuite, grâce à l’aspiration générée par la tension superficielle de l’encre, de l’encre nouvelle est aspirée pour réapprovisionner la zone d’éjection de l’encre en vue du prochain cycle d’impression.
Fabricants représentatifs de têtes d’impression à jet d’encre thermique : Canon, HP, etc.
L’application de la technologie à jet d’encre à l’impression 3D remonte à la technologie d’impression 3D (3DP) (impression 3D sur lit de poudre et à jet d’encre) mise au point par le Massachusetts Institute of Technology (MIT) aux États-Unis en 1993. Contrairement aux imprimantes 3D FDM (telles que MakerBot et RepRap) qui fabriquent des objets à l’aide de filaments de plastique fondus, la technologie 3DP fonctionne comme une imprimante de bureau 2D du passé. Son processus est quelque peu similaire à celui de la technologie SLS (Selective Laser Sintering), mais au lieu d’utiliser des lasers pour fritter les matériaux, elle utilise une tête d’impression à jet d’encre pour pulvériser de l’adhésif liquide sur de la poudre de gypse. Il pulvérise une couche, puis applique une fine couche de poudre de gypse, répétant ce processus jusqu’à ce que l’objet en 3D soit entièrement formé.
Par la suite, diverses technologies ont été développées sur la base de cette technique, notamment l’impression 3D en couleur avec de la poudre de gypse et l’impression 3D à partir de sable. Vous trouverez ci-dessous un résumé de quelques fabricants d’impression 3D qui utilisent la technologie du jet d’encre :
Les têtes d’impression à jet d’encre piézoélectrique de qualité industrielle ont généralement une largeur comprise entre 10 et 120 mm, avec une quantité d’orifices comprise entre 256 et 2 048. La fréquence de la tête d’impression varie d’environ 1 000 Hz à 200 000 Hz, et la taille des gouttelettes est d’environ 2PL à 80PL. La résolution peut aller de 36 dpi à 1 200 dpi. Les têtes d’impression à jet d’encre thermique ont généralement une largeur comprise entre 24 et 300 mm, avec une quantité d’orifices comprise entre 300 et 30 000.
Sur la base des paramètres des têtes d’impression à jet d’encre, on peut constater que l’impression à jet d’encre offre une haute résolution, un débit élevé, une grande vitesse de réponse et la possibilité d’imprimer avec plusieurs matériaux. Les imprimantes 3D utilisant la technologie d’impression à jet d’encre peuvent imprimer rapidement et en haute résolution des objets en 3D. Par exemple, l’imprimante 3D à cire de Flashforge peut produire des modèles de cire de haute qualité pour les bijoux avec une précision de 50μm. En outre, les têtes d’impression à jet d’encre permettent un assemblage simple et rapide, ce qui rend possible l’impression d’objets de grande taille avec les imprimantes 3D. Par exemple, Voxeljet et GE développent une imprimante 3D à jet de liant de sable avec un volume de construction de 8m*4m*2m.
En raison de la structure complexe des têtes d’impression à jet d’encre et du faible diamètre des orifices (généralement entre 20μm et 40μm), la tension superficielle, la viscosité et la taille des particules de l’encre doivent répondre à des exigences élevées. Si l’encre est de mauvaise qualité, des problèmes tels que le saut d’encre, les points dispersés et l’obstruction des buses peuvent survenir. Lorsque l’encre frappe le substrat ou la surface de la poudre à une vitesse de 5 à 10 m/s, des phénomènes de diffusion, de pénétration et même d’éclaboussure peuvent se produire. Un mauvais réglage des paramètres peut affecter de manière significative la qualité de l’impression. Par conséquent, pour réussir dans la technologie de l’impression 3D à jet d’encre, l’équipe de R&D doit avoir une solide compréhension des principes de l’impression à jet d’encre et posséder des connaissances approfondies sur les matériaux et les encres.
En tant qu’imprimante 3D à cire multi-buses de grande taille et de haute précision, WaxJet400 est capable d’imprimer des moules en cire lisses et très détaillés, adaptés à divers domaines tels que la bijouterie, l’artisanat, le moulage de précision et le moulage à cire perdue pour l’aérospatiale. Elle est dotée de quatre fonctions principales :
WaxJetPrint permet aux utilisateurs d’importer des données de modèle et de lancer le processus d’impression d’un simple clic. En ajoutant les données du fichier à la file d’attente d’impression et en cliquant sur « Imprimer », le système achève automatiquement le processus de fabrication du modèle.
Équipée d’une configuration de bouteilles d’encre 2*2, la WaxJet400 passe automatiquement à une autre bouteille lorsque l’une d’entre elles est épuisée. Le système surveille en permanence l’utilisation de l’encre et invite les utilisateurs à la remplacer lorsqu’elle est épuisée, évitant ainsi les retards de production dus à un manque de matériaux.
L’appareil est livré avec un calendrier d’entretien préinstallé, qui rappelle aux utilisateurs d’entretenir l’équipement en fonction de la durée d’utilisation de ses pièces détachées. Un entretien régulier garantit le bon fonctionnement de l’appareil, prolonge sa durée de vie et maintient une qualité d’impression stable.
Cette fonction puissante permet d’importer par lots des données de modèles, de personnaliser les attributs et de sélectionner des zones et des hauteurs de placement automatique. En définissant des temps d’itération prédéfinis, le système peut choisir la solution optimale, ce qui permet d’obtenir une mise en page automatisée efficace et d’économiser du temps et des efforts.
En résumé, WaxJet400 est une imprimante 3D à cire multi-buses de haute précision, complète et conviviale.
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