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Système d'impression 3D pour le développement des cires à usage industriel

Une entreprise leader de l'impression 3D est active dans le développement et la production des cires pour l'impression 3D de pièces destinées au moulage à cire perdue, telle qu'appliquée dans la fabrication de pièces de mécanique fine ou de l'horlogerie par exemple.

Afin de pouvoir facilement évaluer l'impression de différents types de cires industrielles et tester leurs propriétés pour des objets imprimés, une imprimante 3D polyvalente pour des faibles quantités de cire est développée en collaboration avec le laboratoire COMATEC-LANS (Laboratory of Applied NanoSciences, www.comatec-lans.ch) de la HEIG-VD et l'entreprise mandante.

Afin d'obtenir des objets d'impression aux caractéristiques mécaniques qui se rapprochent au mieux du cas réél des imprimantes professionnelles, l'impression de couches à partir des matrices de gouttes est choisi pour générer des objets en volume 3D. Une tête d'impression piézolectrique mono-buse a ainsi été develloppée et testée dans le cadre de ce travail.

L'éjection des gouttes de cire à travers la buse est réalisée par la déformation d'une membrane piézoélectrique qui agit sur la cire liquéfiée dans la chambre de la tête. La température de la cire et le déplacement de la membrane sont contrôlés par une électronique de commande.

La tête d'impression piézoélectrique est intégrée sur un système de déplacement x-y-z motorisé. La motorisation et la commande ont été adaptées pour pouvoir lire directement des fichiers standards d'impression 3D. Un plateau chauffant a également été intégré.

La tête piézoélectrique développée est fonctionnelle et polyvalente. L'impression des gouttes fonctionne pour l'impression de cire industrielle ainsi que de l'eau (des encres aqueuses). La régularité de l'éjection et la reproductibilité des tailles de gouttes de cire imprimée s'avèrent très bonnes. L'influence de la forme du signal, du diamètre de la buse et l'adaptation de la fréquence d'éjection et de la vitesse du plateau sont de plus étudiés pour identifier le potentiel d'optimisation de la tête d'impression et pour déterminer les paramètres clés de réglage lors de l'opération du système d'impression 3D.

Les résultats permettent d'implémenter et d'optimiser des tests rapides de l'impression des nouvelles cires et d'autres matériaux ainsi que la caractérisation des échantillons imprimés au COMATEC-LANS et dans l'entreprise mandante.