Published on 3/11/2019
Categories: Applications

Le procédé MIM comparé au procédé Binder Jetting [2/2]

Le procédé MIM comparé au procédé Binder Jetting [2/2]

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Comme nous l’avons vu dans la partie précédente de l’article, nous passerons en revue les avantages et les inconvénients des technologies du Binder Jetting (Jet de liant) et du Moulage par injection de métal (MIM).

Pour analyser en détail les pour et les contre du Binder Jetting, il faut considérer que cette technologie s’inspire d’une catégorie plus vaste de technologies de fabrication additive définies comme Material Jetting.

Aperçu sur le Material Jetting

Fondamentalement, dans les technologies à Material Jetting, toute la matière de la pièce est fournie à partir d’une tête d’impression.
Au lieu de cela, dans la technologie à Jet de liant, un liant ou un autre additif est imprimé sur un lit de poudre qui forme l’essentiel des pièces.

Material Jetting

A: support material; B: build material; C: part; D: part support; E: leveling blade

Pour avoir une idée complète des avantages et des inconvénients du binder Jetting, nous devons d’abord analyser les avantages et les inconvénients du material jetting, et voir comment les avantages et les inconvénients du Binder Jetting s’inscrivent dans ce contexte.

Les principaux avantages du material jetting comprennent:

  • faible coût,
  • grande vitesse,
  • modularité,
  • facilité de construction de pièces en plusieurs matériaux.

Les machines à Material Jetting sont beaucoup moins coûteuses que les autres machines de fabrication additive, en particulier celles qui utilisent des lasers.
En général, ces machines peuvent être assemblées à partir de composants standard, alors que d’autres machines ont beaucoup plus de composants spécifiques pour chaque machine.
La grande vitesse et la modularité sont liées: en utilisant des têtes d’impression avec des centaines ou des milliers de buses, il est possible de déposer beaucoup de matériau rapidement et sur une surface considérable. Dans ce contexte, modularité signifie que la vitesse d’impression peut être augmentée en ajoutant une autre tête d’impression à une machine, une tâche relativement facile, beaucoup plus facile que d’ajouter un autre laser aux machines du type Selective Laser Melting (à fusion sélective au laser) ou du type Selective Laser Sintering (à frittage sélectif au laser).

Par souci d’exhaustivité, je vais vous montrer quelques inconvénients du Material jetting, juste pour fournir une présentation plus équilibrée.

  • Le choix des matériaux à ce jour est limité; seuls des cires et des photopolymères sont disponibles sur le marché.
  • La précision des pièces, en particulier pour les grandes pièces, n’est généralement pas aussi bonne qu’avec d’autres procédés, notamment la photopolymérisation en cuve et l’extrusion de matière. Cependant, l’exactitude s’est améliorée dans l’ensemble du secteur et on s’attend à ce qu’elle s’améliore dans tous les processus.

Passons maintenant aux détails du procédé de fabrication par binder jetting.

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Avantages et inconvénients du Binder Jetting

Le procédé de Binder Jetting (figure 1) présente beaucoup des avantages du material jetting par rapport à d’autres procédés de fabrication additive.

En comparaison de Material Jetting, le Binder Jetting a certains avantages distinctifs.

  • Elle peut être plus rapide, car seule une petite fraction du volume total de la pièce doit être distribuée par les têtes d’impression.
    Cependant, la nécessité de distribuer de la poudre ajoute une étape supplémentaire, en ralentissant quelque peu les processus de liant.
  • La combinaison de matière en poudre et d’additifs dans les liants permet d’obtenir des compositions de matériaux qui ne sont pas possibles, ou pas faciles à obtenir, en utilisant des méthodes directes.
  • Les boues avec des charges solides plus élevées sont possibles avec le Binder Jetting, par rapport au Material Jetting, permettant de produire des pièces céramiques et métalliques de meilleure qualité.
  • Les procédés Binder Jetting se prêtent facilement à l’impression de couleurs sur les pièces.

En règle générale, cependant, les pièces fabriquées à l’aide des procédés Binder Jetting ont tendance à avoir des précisions et des finis de surface moins bons que les pièces fabriquées avec le Material Jetting. Pour fabriquer des pièces denses ou pour assurer de bonnes propriétés mécaniques, sont généralement nécessaires des phases d’infiltration.

Binder Jetting

A: metal powder stock; B: squeegee; C: binder; D: print head; E: powder bed

Comme pour tout ensemble de procédés de fabrication, le choix du procédé et du matériau dépend largement des spécifications de la pièce ou du dispositif.
Il s’agit de faire des compromis sur la meilleure adéquation entre les possibilités offertes par le procédé et les exigences de conception.

Le Binder Jetting va remplacer le moulage par injection de métal ?

Avantages et inconvénients du Moulage par injection de métal (MIM)

Qu’est-ce qui rend une pièce apte à être créée par Moulage par injection de méta (MIM) ?

Pour le définir, voici un aperçu de certains des avantages de ce processus:

  • Complexité de la conception: si vous êtes satisfait de la liberté de conception que vous offre le moulage par injection de plastique, mais que vous souhaitez fabriquer des pièces en métal, alors le MIM pourrait vous convenir. C’est parce que les deux procédés sont assez similaires en termes de complexité de conception; les principales différences sont que l’un produit des pièces en plastique et l’autre des pièces en métal. Avec le MIM, les trous transversaux, les trous angulaires, les nervures, les sillons, les trous latéraux et les rainures sont tous possibles à réaliser. De plus, avec le MIM, vous pouvez créer des pièces entières qui devraient souvent être créées séparément et assemblées après la production.
  • Petite taille: le MIM utilise des poudres très fines pour créer des pièces métalliques très denses, donc le procédé est préférable pour les petites pièces, généralement celles qui pèsent entre 0,1 et 250 grammes.
  • Volume de production: le MIM peut être un processus économiquement très efficient, mais seulement si le bon nombre de pièces est nécessaire. Généralement, les avantages en termes de coûts sont les plus perceptibles et les plus appréciables lorsque les séries de pièces se situent entre 10000 et 20000 unités. Les économies de coûts potentielles découlant de l’utilisation du MIM pourraient ne pas être évidentes du tout si l’on produit moins de 10000 articles.
  • Propriétés: comme nous l’avons déjà noté, si le procédé est réalisé correctement, le MIM peut créer des pièces métalliques complètement denses ou presque complètement denses lorsque le processus est terminé. C’est particulièrement avantageux pour les pièces qui sont trop petites ou trop détaillées pour être usinées à partir d’un stock de barres. À titre de comparaison, on estime que la densité de la pièce est de 98% via MIM, contre 100% via les procédés d’usinage conventionnels.
  • Économique: contrairement à l’usinage, le MIM ne coupe pas de métal existant - il n’utilise que la quantité de matière nécessaire pour créer le produit. Rien n’est gaspillé.

Conclusions

Après avoir présenté en détails les pour et les contre des technologies à Binder Jetting en comparaison avec le Moulage par injection de métal, nous pouvons conclure que le Binder Jetting n’est pas destinée à remplacer le MIM à court terme.
Aujourd’hui, le Binder Jetting (jet de liant) est une technologie avantageuse lorsqu’il s’agit de petites productions au niveau de prototypes de composants ayant une géométrie complexe. Dans ce cas, le MIM devrait faire face à une conception de moules pour chaque pièce, ce qui entraînerait une augmentation injustifiée du prix final.

D’autre part, le Moulage par injection de métal est une technologie moins coûteuse lorsqu’il s’agit de grandes productions, même avec des géométries complexes et des petites dimensions. Dans ce cas, le coût de chaque moule peut être amorti lors de la production est conséquente.

Pour dissiper toute hésitation, examinez le tableau comparatif final:

Binder Jetting (Jet de liant) Moulage par injection de métal
Coût Moins cher pour la production de peu de pièces Moins cher pour la production de beaucoup de pièces
Précision Cette technologie s’améliore de jour en jour, et l’on s’attend à ce qu’elle s’améliore beaucoup. C’est aujourd’hui le meilleur choix en termes de complexité de conception, en particulier pour les petites pièces.
Vitesse Vitesse plus élevée si l’on considère l’ensemble de la chaîne du processus Vitesse plus faible si l’on considère l’ensemble de la chaîne du processus (conception et fabrication des moules)
Densité Pour fabriquer des pièces denses ou pour assurer de bonnes propriétés mécaniques, sont généralement nécessaires des phases d’infiltration. C’est particulièrement avantageux pour les pièces qui sont trop petites ou trop détaillées pour être usinées à partir d’un stock de barres.
Productivité Plus pratique lorsqu’il s’agit de petites productions, au niveau de prototypes. Les avantages en termes de coûts sont les plus perceptibles et les plus appréciables lorsque les séries de pièces se situent entre 10000 et 20000 unités.

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