Métal binder jetting

Le Métal Binder Jetting (MBJ) est une technologie de fabrication additive métallique dites aussi impression 3D métal. Il s’agit avec le MBJ de travailler de la poudre métallique libre sur laquelle est déposé un liant de type colle. Le nom BMJ provien

Le Métal Binder Jetting (MBJ) est une technologie de fabrication additive métallique dite aussi impression 3D métal. Il s’agit avec le MBJ de travailler de la poudre métallique libre sur laquelle est déposé un liant de type colle. Le nom BMJ provient de « jet de liant » pour assembler les particules métalliques qui se distingue d’autre procédé qui travail par fusion de la poudre métallique.

Comme toute technologie de fabrication additive le travail d’impression de la pièce en 3D ce fait à partir d’un fichier 3D compatible avec les logiciels d’impression métal.

Le processus :
Comme toute technologie de fabrication additive le travail d’impression de la pièce en 3D ce fait à partir d’un fichier 3D compatible avec les logiciels d’impression métal.

De façon opérationnelle la fabrication d’une pièce métallique par Métal Binder Jetting se fait par des étapes successives de dépôt de poudre sur la surface du plateau d’impression puis de dépôt de liant et à nouveau de poudre… et ceci jusqu’à obtention du nombre de passes nécessaire à la réalisation de la pièce. Le liant est déposé par la tête d’impression par gouttes d’environ 50 microns de diamètre.
Les résidus de poudre non collé sont soufflés et récupérés pour une prochaine impression. Ainsi après évacuation des résidus de poudre métallique apparait la forme de l’objet réalisé. Il est aussi possible de coloré le liant pour obtenir des variations colorimétrique et esthétique de pièces avec le MBJ.
Encore fragile à ce stade de de la conception il s’agit maintenant de renfoncer la structure obtenue. En sortie d’impression on parle de matière à l’état vert. Il est donc nécessaire de renfoncer la structure par une étape de post traitement.


En post traitement deux options sont possibles pour solidifier les pièces. Il est possible d’injecter un métal liquide à basse température qui va se loger au sein de la structure obtenue (Il s’agit souvent de bronze). La densité obtenue à la suite de l’infiltration par injection atteint 90%. La deuxième possibilité, la plus fréquemment utilisée et de procédé au frittage de la poudre par chauffage dans un four. Dans ce cas la colle fond et les particules chauffées fusionnent donnant toute leur rigidité à la pièce. Le frittage apporte une densité de matière de 97%. Quel que soit le post traitement appliqué à une pièce fabriquée par jet de liant ; une porosité perdure.

Les matériaux compatibles :
L’impression 3D par jet de liant est compatible avec l’acier inoxydable, l’inconel, le cuivre, le titane et le carbure de tungstène. Dans un futur proche il devrait être possible d’utiliser cette technologie avec des thermoplastiques également.

L’état de surface :
La précision et la finition de la pièce dépendent de nombreux facteurs comme la hauteur des couches, la taille des particules métalliques et la taille des gouttes de liant.
La rugosité d’une surface de pièce en sortie de binder jetting est de l’ordre de 6µm à l’état vert et de l’ordre de 3µm à la sortie du post traitement.

La déformation :
Dans la technologie Métal binder Jetting, les pièces subissent une déformation au moment du post traitement. Il est donc important d’anticiper celle-ci au moment de la conception. Pour un post traitement en injection les pièces peuvent subirent un rétrécissement moyen de 3% de leur taille globale. Lorsque le frittage est utilisé en post traitement le rétrécissement peut atteindre 10% de la taille globale de la pièce. D’autre part il est important de préciser que la déformation n’est pas forcément homogène.

Les propriétés mécaniques :
La porosité intrinsèque des pièces réalisées avec le MBJ rend leur résistance plus faible que des pièces réalisées par enlèvement de matière. En effet il y a un risque plus marqué d’initiation de fissures au niveau des porosités. Les résistances à la fatigue à la rupture sont à considérer dans le choix de la technologie de fabrication choisi.

En effet les technologies de fabrication additive métallique DMLS ou SLM ont de meilleures résistances mécaniques. L’avantage de MBJ réside dans l’état de surface de la pièce, bien meilleur de pour le DMLS ou le SLM. Le métal binder jetting offre la possibilité de réaliser des pièces de relativement grandes taille rapidement et sans support ce qui réduit les coûts de fabrication des pièces par rapport aux autres technologies de d’impression 3D métal. Enfin cette technologie se prête bien à la réalisation de petites et moyennes séries.

Exemple d’usages :
Le MBJ peut être utilisé en fonderie pour la réalisation de noyaux de moules, il est aussi utilisé dans le luxe pour de la bijouterie ou accessoires de bagagerie car les propriétés mécaniques ne sont pas déterminantes pour ce type de pièces.

Plus surprenant la technologie part jet de liant peut être utilisée avec du sable au lieu de métal on parle alors de « Sand Mold Jetting » (SMJ). Dans ce cas l’avantage est de ne pas avoir besoin de post traitement. Le travail avec du sable est adapté au moulage en fonderie car il peut être retiré après l’étape de la coulée.

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