Quel niveau de précision dimensionnelle les pièces MJF peuvent-elles atteindre ?
Du point de vue de la fabrication et du contrôle qualité, la précision dimensionnelle obtenue avec le procédé Multi Jet Fusion (MJF) figure parmi les meilleures des procédés de fusion de poudre polymère, bien qu’elle présente une variabilité définie et prévisible, influencée par la géométrie de la pièce, le matériau et l’orientation de fabrication. En règle générale, les pièces MJF atteignent de manière constante une précision dimensionnelle de ± 0,3 %, avec une limite inférieure de ± 0,2 mm (± 0,008").
Tolérances dimensionnelles typiques
Cela signifie que pour une caractéristique donnée sur une pièce MJF :
Une dimension de 100 mm se situera entre 99,7 mm et 100,3 mm.
Une petite caractéristique de 10 mm sera maintenue dans une tolérance absolue plus stricte de 9,8 mm à 10,2 mm (respectant la limite inférieure de ±0,2 mm).
Ce niveau de précision est suffisant pour un large éventail d’applications fonctionnelles, notamment les boîtiers, carters, gabarits, outillages et de nombreuses pièces d’utilisation finale dans les secteurs de l’équipement industriel et des produits grand public.
Facteurs clés influençant la précision MJF
Plusieurs aspects intrinsèques du procédé MJF déterminent sa précision :
Déformation thermique uniforme : Contrairement aux procédés utilisant un faisceau laser ponctuel, la fusion par zones du MJF avec agents de fusion et de détourage minimise les contraintes thermiques différentielles. Il en résulte moins de gauchissement et de déformation, conduisant à un retrait plus prévisible et uniforme — principale cause des écarts dimensionnels.
Retrait isotrope : Les pièces MJF se rétractent de manière relativement uniforme selon les axes X, Y et Z lors du refroidissement. Ce comportement isotrope rend la compensation dimensionnelle dans le modèle CAO plus simple et plus fiable que pour les procédés plus anisotropes comme le FDM.
Taille des particules de poudre : La poudre de polyamide fine utilisée permet la création de détails nets et de parois fines, contribuant ainsi à une haute précision potentielle.
Bonnes pratiques et considérations de conception
Pour obtenir la meilleure précision possible, la conception et les pratiques de fabrication sont essentielles :
Caractéristiques critiques : Pour les éléments nécessitant une tolérance plus stricte que le standard ±0,3 % (par exemple les trous d’ajustement ou interfaces d’assemblage), l’usinage CNC est souvent utilisé comme opération secondaire afin d’amener ces zones aux spécifications finales. Cette approche hybride est courante pour les applications hautes performances.
Trous et axes : Les petits trous ont tendance à se refermer légèrement en raison du frittage de la poudre, tandis que les petites broches ou axes peuvent devenir légèrement plus grands. Il est donc recommandé de prévoir une compensation de conception ou un post-traitement par perçage ou alésage pour les diamètres critiques.
Épaisseur des parois : Les parois très fines (inférieures à 1 mm) sont difficiles à produire avec précision et régularité. Maintenir des parois robustes garantit une meilleure stabilité pendant le dépoudrage et un retrait prévisible.
État de surface : La surface imprimée présente une texture légèrement granuleuse et mate. Bien que cela n’affecte pas significativement l’enveloppe dimensionnelle, une surface lisse pour l’étanchéité ou les paliers peut être obtenue par trempage ou polissage vibratoire, avec un impact négligeable sur les dimensions critiques.
Comparaison avec d’autres procédés
Le MJF offre un excellent compromis entre précision, rapidité et coût :
Vs. FDM : Le MJF est nettement plus précis et ne présente pas les faiblesses directionnelles (anisotropie) ni les stries visibles des couches typiques du FDM.
Vs. SLA : Bien que la technologie SLA permette une précision plus élevée et une surface plus lisse, ses pièces sont souvent plus fragiles et moins adaptées aux applications fonctionnelles et durables que les pièces en nylon du MJF.
Vs. SLS : Le MJF et le SLS sont comparables en termes de précision, mais le MJF présente souvent un avantage en produisant des propriétés mécaniques plus homogènes et une meilleure finition de surface dès la sortie de la machine grâce à son agent de détourage.
En résumé, le MJF fournit un niveau de précision dimensionnelle élevé, adapté à la plupart des applications de prototypage fonctionnel et de production finale. En comprenant et en anticipant son retrait caractéristique et ses limites, les ingénieurs peuvent produire de manière fiable des pièces répondant à des exigences de forme et de fonction strictes, tout en réservant l’usinage secondaire aux caractéristiques les plus critiques.
