Lors d’une récente session Additive Talks, nous avons appris l’importance de la conception des systèmes thermiques/fluides pour améliorer la vitesse et les performances dans le domaine de l’électrification. Quelques semaines plus tard, Megnajet, un expert en systèmes de gestion des fluides, est apparu sur notre radar avec un nouveau système de gestion des fluides conçu pour la fabrication additive. Cela a soulevé tellement de questions sur l’utilisation des systèmes de gestion des fluides dans la fabrication additive que nous avons décidé de discuter avec Mike Seal, directeur général de Megnajet.
Megnajet (une filiale de Xaar) est peut-être apparue sur notre radar récemment, mais la société a été fondée en 2010 pour répondre à la demande croissante de systèmes d’impression à jet d’encre dans diverses industries. Plus la technologie jet d’encre progressait, plus les secteurs industriels recherchaient des solutions personnalisables pour créer n’importe quelle image, dans n’importe quelle quantité et à n’importe quel moment. Alors que le potentiel de cette « révolution industrielle du jet d’encre » prenait de l’ampleur dans l’industrie de la céramique, la filiale de Xaar a décidé d’explorer ce potentiel pour l’impression 3D à jet d’encre, fournissant ainsi des systèmes de gestion des fluides à plusieurs acteurs dans le domaine de la FA.
En termes simples, les systèmes de gestion des fluides sont un ensemble de dispositifs et de procédures qui permettent de contrôler, de mesurer et de maintenir le débit des fluides dans diverses applications industrielles.
Cet ensemble d’outils s’est avéré essentiel dans un certain nombre d’industries telles que l’industrie pharmaceutique, l’industrie manufacturière, la transformation des aliments et des boissons et le traitement des eaux usées, pour n’en citer que quelques-unes. Ce système de gestion se compose donc de plusieurs éléments qui peuvent souvent être produits par fabrication additive (FA). Il s’agit par exemple de vannes, de débitmètres, de réservoirs, de pompes, de filtres et de capteurs.
Néanmoins, dans le domaine de la FA et de l’impression à jet d’encre en particulier, les systèmes de gestion des fluides permettent de contrôler et de conditionner avec précision le fluide, afin que la tête d’impression puisse effectuer un jet efficace.
Selon Mike Seal, « toutes les têtes d’impression ont besoin d’une entrée fiable pour fournir un résultat cohérent et précis. Les systèmes de gestion des fluides sont responsables de cette fiabilité en conditionnant le fluide, en veillant à ce qu’il soit à la bonne température, à la bonne pression, à l’uniformité des particules et à ce que les particules soient maintenues en suspension – autant d’éléments essentiels pour un jet efficace.
Les applications d’impression 3D à jet d’encre exigent un niveau élevé de contrôle des fluides en raison de la nature multicouche du processus d’impression. Toute erreur ou défaillance du système dans la distribution fiable de chaque couche peut entraîner une série d’erreurs allant de l’aspect cosmétique à la défaillance de la pièce – ce qui est d’autant plus important quand la pièce est grande ou que le nombre de pièces produites est élevé. En outre, l’évolution de la capacité des têtes d’impression à projeter des fluides à viscosité plus élevée signifie qu’un système de gestion des fluides doit maintenir un contrôle précis de la température pour s’assurer que la viscosité de l’encre reste dans la plage optimale pour une projection sans faille.
Le jet d’encre à haute viscosité utilise généralement une architecture de recirculation dans la tête d’impression qui, lorsqu’elle est associée à un système efficace de gestion des fluides, exploite pleinement cette capacité et offre une fiabilité accrue. Ces technologies sont importantes pour l’impression 3D à jet d’encre car elles permettent d’utiliser des matériaux plus avancés et, en fin de compte, d’améliorer la fonctionnalité des pièces et d’éviter les défaillances. »
Procédés de FA nécessitant l’utilisation de systèmes de gestion des fluides
Même si que les systèmes de gestion des fluides peuvent être utilisés avec les procédés de FA qui impliquent le contrôle et le conditionnement des fluides, Megnajet a décidé de se concentrer sur les technologies de jet de polymère, de jet de liant et de fusion sur lit de poudre basées sur le jet d’encre.
Parmi ces technologies, l’accent mis sur l’impression 3D par jet d’encre est logique quand on sait que l’entreprise possède déjà une grande expertise dans l’impression 2D.
Le développement du JetSource en particulier, le système de gestion des fluides que Magnajet a récemment dévoilé, a été motivé par la demande de clients dans le domaine de l’impression 3D à jet d’encre et de l’impression d’étiquettes qui souhaitaient obtenir des débits plus élevés, des vitesses plus rapides, une plus grande productivité et un plus large éventail de têtes d’impression.
« Notre dernier système de gestion des fluides recycle le fluide jusqu’à quatre litres par minute à travers cinq ports indépendants pour les têtes d’impression utilisées dans diverses applications telles que l’impression 3D à jet d’encre, l’étiquetage et les embellissements d’emballage, les effets de vernis spéciaux et le braille. Ce système permet d’augmenter la productivité et d’améliorer l’évolutivité des processus d’impression 3D », souligne le directeur général.
En ce qui concerne les principales spécifications liées à l’utilisation de systèmes de gestion des fluides avec les technologies de FA susmentionnées, il ajoute :
« Dans l’impression 3D à jet d’encre, la fiabilité est primordiale. Un petit défaut dans une couche peut entraîner une défaillance fonctionnelle ou structurelle coûteuse et opportune dans le produit imprimé final. C’est pourquoi les systèmes de gestion des fluides sont indispensables dans la fabrication additive pour obtenir des résultats d’impression cohérents et fiables.
Dans le cas du jet de liant, les systèmes de gestion des fluides sont chargés d’acheminer avec précision les liants vers les têtes d’impression pour les déposer sur des lits de poudre afin de créer des pièces imprimées en 3D. Un contrôle précis des paramètres du fluide est essentiel pour obtenir des résultats précis et reproductibles.
De même, dans le cas de la fusion de lits de poudre à jet d’encre, nos systèmes sont essentiels pour maintenir les bonnes caractéristiques du fluide, telles que la température, la pression, l’uniformité et la dispersion des particules, afin de garantir la fusion correcte de chaque couche avec elle-même et avec les couches suivantes au cours du processus d’impression. La régulation thermique du fluide sur un lit de poudre à haute température est également un rôle important de la gestion des fluides.
Dans le domaine de la projection de polymères, les systèmes de gestion des fluides sont cruciaux car ils doivent être capables de gérer des fluides chauffés, souvent à des viscosités plus élevées que les applications jet d’encre typiques. Les systèmes de Megnajet excellent dans les fluides traditionnels et à haute viscosité, surpassant les capacités de la plupart des systèmes à jet d’encre conventionnels. Cette capacité permet d’utiliser une plus large gamme de matériaux dans les applications d’impression 3D à jet d’encre, y compris des polymères avancés et des fluides fonctionnels ».
Alors, comment choisir les systèmes de gestion des fluides qui conviennent le mieux à un processus de FA ou à une application de FA ?
Tout comme il existe différents types de processus de FA, nous avons également différents types de systèmes de gestion des fluides, chacun étant conçu pour répondre aux exigences de technologies de têtes d’impression spécifiques et au nombre de têtes d’impression requis pour l’application.
Comme il existe peu d’informations sur la manière de sélectionner le système de gestion des fluides idéal pour une application de FA, les spécialistes de la FA devraient s’entretenir avec des experts dans ce domaine pour avoir une idée claire de ce qui pourrait répondre à leurs besoins. Sans oublier que des tests peuvent souvent être proposés par les entreprises pour aider les industriels à se décider.
En créant des systèmes de gestion des fluides basés sur les exigences du secteur industriel et les besoins spécifiques des clients, cela permet à Megnajet de fournir des solutions standard, personnalisées et sur mesure pour une large gamme de technologies et d’applications de têtes d’impression.
Cet interview a été premièrement publié dans le numéro de Juillet/Août de 3D ADEPT Mag.
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