Imprimante 3D VX1000 HSS : de nouvelles normes en matière de vitesse, de répétabilité et de flexibilité

Révélée pour la première fois en 2020, la plateforme VX1000 HSS de voxeljet a établi une nouvelle norme dans la FA de polymères, en offrant une production continue, précise et à grande échelle. Cinq ans plus tard, cette machine reste à l’avant-garde des technologies de frittage par poudre — et ce n’est, franchement, pas une surprise.

La VX1000 HSS repose sur le procédé de frittage à haute vitesse (HSS) développé par voxeljet, une technologie d’impression sur lit de poudre par jet d’encre. Celle-ci consiste à déposer de manière sélective une encre absorbant l’énergie sur des couches de poudre de polymère, puis à fusionner les couches à l’aide d’un rayonnement infrarouge. Cette méthode offre plusieurs avantages par rapport au frittage sélectif par laser (SLS), notamment une vitesse d’impression bien supérieure, car elle ne repose pas sur un faisceau laser pour fritter point par point, mais sur une irradiation complète de la couche de poudre après le passage des têtes d’impression à jet d’encre.

Vitesse et volume

La VX1000 HSS met en œuvre la technologie HSS de voxeljet à grande échelle, avec un volume de fabrication de 1000 x 540 x 200 mm. Il s’agit de l’un des plus grands volumes du marché, permettant de produire en masse de petites pièces en polymère ou de créer de grandes pièces individuelles. De plus, le fait que le HSS utilise une tête d’impression à jet d’encre signifie que la densité de remplissage n’a pas d’impact sur le temps d’impression par couche, ce qui constitue une limite majeure dans les plateformes SLS. En moyenne, l’imprimante peut atteindre des vitesses d’impression allant jusqu’à 6 500 cm³/h.

La tête d’impression à jet d’encre est essentielle à cette performance. Elle est bidirectionnelle, composée d’environ 8 000 buses réparties sur un mètre de largeur, et peut déposer l’encre rapidement, de manière uniforme et répétable sur toute la surface d’impression. Elle intègre des modules piézoélectriques organisés en structure en peigne, ce qui lui permet de se déplacer latéralement de quelques centimètres pour couvrir l’ensemble de la zone lors du retour, optimisant ainsi l’efficacité.

Répétabilité

Outre sa rapidité et son grand volume, la répétabilité est un argument de vente clé de la VX1000 HSS. voxeljet précise que cela est rendu possible grâce à un système de gestion thermique intelligent et autorégulé, conçu pour assurer une répartition uniforme de la chaleur dans toute la chambre de fabrication. Le système comprend cinq zones de chauffage indépendantes : 54 modules chauffants au plafond, des parois latérales et un plancher chauffants dans le caisson de production, un contrôle thermique du répartiteur de poudre, ainsi qu’une lampe de frittage refroidie émettant un rayonnement ciblé à une longueur d’onde précise pour une application thermique optimale sur les zones encrées.

Des capteurs et des pyromètres surveillent en continu la température et enregistrent les données dans une base de données SQL, permettant une traçabilité complète des travaux d’impression et l’optimisation des processus.

Cette gestion thermique garantit une chaleur homogène, que ce soit pour de petites pièces ou de grandes structures, tout en favorisant la réutilisation maximale de la poudre grâce à une énergie thermique ciblée.

Efficacité économique

voxeljet a également conçu la VX1000 HSS en visant une efficacité économique maximale. Un système de nettoyage automatisé sans contact préserve les performances et la durée de vie de la tête d’impression. De plus, la lampe infrarouge est refroidie par eau, ce qui réduit considérablement l’entretien et les coûts associés. Selon voxeljet : « La combinaison d’un grand volume d’impression, de temps de couche constants et d’un entretien réduit a un impact direct et positif sur le coût unitaire et la disponibilité du système. »

L’imprimante comprend également un système de recyclage intégré qui récupère toute la poudre non frittée à l’intérieur du volume d’impression, permettant une réutilisation quasi complète des matériaux, avec un taux de recyclage pouvant atteindre 80/20 (utilisé/neuf), réduisant ainsi considérablement le gaspillage et les coûts.

Contrôle de processus flexible

Consciente des besoins variés de ses utilisateurs, voxeljet a rendu possible la personnalisation des paramètres d’impression : application de l’encre, profils thermiques, épaisseur de couche, taux de recyclage de la poudre. Cela donne aux utilisateurs un contrôle précis sur les propriétés des pièces finales (comme l’allongement à la rupture, la résistance à la traction ou la rugosité de surface).

Notamment, il est possible de moduler ces propriétés au sein même d’une seule pièce, pour optimiser les performances ou la consommation d’encre selon les zones.

Les paramètres d’impression peuvent être sauvegardés dans le système, ce qui facilite la répétabilité des impressions.

voxeljet précise : « La configuration de différents paramètres selon le mode d’impression offre un potentiel d’optimisation supplémentaire. Par exemple, une application accrue d’encre peut améliorer la solidité des pièces, mais rendre leur extraction plus difficile, et vice versa. Ces réglages adaptables renforcent la flexibilité du système et permettent une optimisation ciblée selon l’application. »

Dans cette optique, le réseau HSS de voxeljet met en relation les utilisateurs avec des partenaires de recherche et de matériaux, dans un esprit de collaboration et de validation de nouveaux matériaux et applications. Plus de 30 matériaux ont déjà été testés, incluant le PA 12, le PP, le TPU, le PEBA et l’EVA.

VX1000 HSS, une solution performante pour la production en série

Grâce à ses performances matérielles et logicielles, la VX1000 HSS est une plateforme idéale pour la production en série. Elle surmonte de nombreuses limites propres au SLS classique, établissant une nouvelle norme en matière de vitesse de production, répétabilité, flexibilité et efficacité économique, tout en ouvrant la voie à une production continue et polyvalente en FA plastique par poudre.