Pénétration de liant dans un lit de poudre en impression 3D par jets de liant

L'impression par jets de liant est une méthode polyvalente, efficace et évolutive de fabrication additive, notamment pour les métaux et les céramiques. Un défi important dans la conception des systèmes d'impression par jets de liant est la formulation et conception de liants. L'interaction entre un liant et un système de poudre est complexe. Bien qu'il existe des modèles pour prédire la dynamique générale de l'impression, ces modèles n'ont pas été rigoureusement vérifiés dans l'impression par jets de liant. La prédiction fiable du comportement d'impression permettra une accélération du développement des liants, améliorant ainsi les rendements, les propriétés mécaniques et la vitesse d'impression. Dans cette étude, les modèles existants pour l'impression par jets de liant seront examinés, en mettant l'accent sur leurs applications dans les processus d'impression. Une validation expérimentale, utilisant une approche de plan d'expériences (« design of experiments »), de ces modèles en ce qui concerne l'impression de liants polymériques est présentée. L'effet des propriétés physico-chimiques, telles que la viscosité, la tension de surface et l'angle de contact, est étudié. Les propriétés spécifiques aux polymères, telles que le poids moléculaire et l'état d'enchevêtrement (début de l'enchevêtrement de chaînes en solution entre des molécules individuelles de polymère), sont aussi considérées. Une étude supplémentaire sur l'effet de la température est présentée, en vue de l'importance du chauffage du lit de poudre dans l'impression par jets de liant. Les résultats montrent que le temps d'absorption des liants suit généralement les prédictions des modèles capillaires. Cependant, les solutions hautement concentrées ne suivent pas les tendances attendues. Le rôle de l'enchevêtrement, du chauffage et de l'évaporation du solvant sont considérés pour expliquer le comportement de ces solutions. Il est démontré que les solutions concentrées qui se rapprochent à l'enchevêtrement s'absorbent beaucoup plus lentement que prévu. Des données supplémentaires sont fournies pour montrer les limites d'un des modèles, l'effet des propriétés d'impression sur la qualité de la pièce finale et la relation entre les propriétés mécaniques des corps verts et les propriétés des liants. Il est conclu que les futurs modèles d'impression par jets de liant doivent tenir compte des propriétés changeantes du liant dues à l'évaporation tout au long du processus d'absorption, avec des considérations supplémentaires pour l'enchevêtrement dans un système polymérique. Des modèles futurs auront une compréhension plus précise de l'écoulement et de la solidification du liant dans la poudre, permettant la conception plus rapide de nouveaux liants pour une meilleure performance dans l'impression, permettant une meilleure efficacité ainsi que de nouvelles applications.