La technologie NanoParticle Jetting (NPJ) de XJet permet l’impression 3D céramique et métallique sans poudre
Selon le dernier rapport Wohlers, le marché des biens et services de la fabrication additive a connu une croissance d’environ 18,3 % au cours de l’année écoulée, ce qui confirme non seulement la poursuite de la reprise du marché après la pandémie, mais aussi l’importance croissante du secteur. De plus, parmi les différentes technologies, celles qui utilisent le métal et la céramique ont connu une croissance particulièrement rapide. En effet, selon un rapport d’AMPOWER, le marché de la fabrication additive métallique représente actuellement plus de 3 milliards de dollars, avec une croissance prévue de 26,1 %. Quant à la fabrication additive céramique, elle devrait valoir 400 millions de dollars d’ici à 2032, soit une multiplication par sept depuis 2020.
Néanmoins, des obstacles à l’adoption de l’impression 3D métal et céramique subsistent. Il s’agit notamment des défis liés à l’utilisation de poudres et de pâtes, qui constituent la majeure partie des procédés du marché. Cela entraîne non seulement des déchets, mais nécessite également un post-traitement ultérieur considérable. De plus, la manipulation et le traitement de ces matières premières tout au long du processus de fabrication présentent plusieurs lacunes inhérentes qui ont un impact sur l’adoption et la mise à l’échelle. Il s’agit en effet de traiter des matériaux et lasers – manipulation qui peut s’avérer dangereuse – et de procéder manuellement et longuement à l’enlèvement et au recyclage des poudres. Heureusement, des technologies alternatives répondent à cette préoccupation. Le fabricant israélien XJet est connu pour sa technologie NanoParticle Jetting™ (NPJ), qui utilise des encres plutôt que de la poudre, ce qui permet d’obtenir des pièces très détaillées, finies et précises. Nous avons examiné de plus près le fonctionnement de cette technologie.
La solution NPJ de XJet
Comment fonctionne le procédé NPJ de XJet ?
La technologie NPJ est unique parmi les procédés d’impression 3D métal et céramique. En règle générale, l’impression avec l’un ou l’autre de ces matériaux nécessite l’utilisation d’une poudre ou d’une pâte que l’on vient étaler sur le plateau de la machine avant de procédé à l’étape de fusion ou frittage.
Ce n’est pas le cas avec le NPJ. En fait, bien qu’il utilise des céramiques et des métaux, il relève davantage de la technique du jet de matière. Pour ceux qui ne le savent pas, cette méthode, contrairement au liage de poudre, fonctionne en projetant la matière, ce qui élimine la nécessité d’utiliser de la poudre. Dans ce cas, comme mentionné ci-dessus, XJet développe des encres contenant des nanoparticules solides dispersées de métal ou de céramique qui sont projetées sur le plateau afin de construire la pièce. En effet, le processus a été conçu pour être simple à utiliser ; non seulement les encres sont fournies dans des cartouches scellées, mais les utilisateurs peuvent imprimer plusieurs matériaux à la fois, y compris un matériau de support soluble qui peut être retiré facilement. De plus, l’ensemble du processus a été optimisé et automatisé pour plus de simplicité, ce qui donne ce que XJet appelle le « Print-Wash-Sinter » (impression, lavage et frittage). Contrairement à de nombreux autres procédés disponibles, celui-ci ne nécessite que trois étapes, ce qui élimine certaines barrières à l’entrée quand on parle d’impression 3D métal ou céramique.
La technologie NPJ peut être utilisée pour créer des pièces métalliques et céramiques extrêmement détaillées
Avantages des procédés sans poudre
Au-delà de la facilité d’utilisation, un processus sans poudre offre plusieurs avantages par rapport à la fabrication additive céramique et métallique plus traditionnelle. Tout d’abord, le fait de ne pas dépendre de la poudre rend le processus plus sûr pour les utilisateurs. En effet, travailler avec de la poudre nécessite un équipement de sécurité, car elle peut être dangereuse si elle pénètre dans les poumons.
Le processus est globalement plus durable. Bien que l’impression 3D soit souvent présentée comme une méthode plus respectueuse de l’environnement parce qu’elle utilise moins de matériaux, des déchets sont toujours produits. Le NPJ élimine presque tous ces déchets. Tout d’abord, comme nous l’avons mentionné, les supports d’impression sont fabriqués à l’aide d’un matériau soluble qui peut dissout rapidement, sans intervention manuelle. Les utilisateurs produisent donc moins de déchets et sont plus respectueux de l’environnement. En outre, le frittage nécessaire est effectué à une température plus basse et en moins de temps, ce qui ajoute aux avantages environnementaux tout en réduisant le rétrécissement, un problème critique en fabrication additive.
L’intérieur d’une machine Xjet
Enfin, grâce à la nature de la technologie, les pièces fabriquées avec une résolution plus élevée sont de meilleure qualité, notamment en termes de rugosité de surface et de propriétés de la pièce finie. L’ensemble du processus est automatisé, avec peu ou pas d’intervention manuelle, ce qui permet de simplifier la production de pièces en métal et en céramique – ce qui est particulièrement important lorsqu’il s’agit d’adopter la fabrication additive pour des applications finales.
En fait, la technologie peut même être utilisée pour compléter la fabrication traditionnelle de céramique. CeramTec, un leader mondial de la fabrication de céramiques techniques, a récemment acquis la solution de XJet pour son atelier de production dédié à la fabrication additive. L’objectif de l’entreprise est d’étendre sa capacité traditionnelle grâce à l’impression 3D avancée, ouvrant ainsi de nouvelles applications et de nouveaux marchés. Pour en savoir plus sur la technologie NPJ et XJet, cliquez ICI.
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*Crédits de toutes les photos : XJet
