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La technologie de Binder Jetting base son fonctionnement sur la fabrication couche par couche d’une pièce, par éjection sélective d’un liant sur un lit de poudre afin de lier les grains entre eux. Une fois imprimée la pièce crue est dépoudrée, puis déliantée et frittée.

Avantages du procédé Binder Jetting

La technologie de Binder Jetting présente un certain nombre d'avantages qui lui permettent d'évoluer rapidement vers des solutions pour les applications industrielles.

Actuellement, plusieurs fournisseurs de machines proposent des machines de grands volumes intégrant plusieurs têtes d'impression, ce qui permet une impression à grande vitesse et une montée en échelle vers de la production industrielle. L'absence d’utilisation de lasers rend également les machines de Binder Jetting moins onéreuses que celles destinées aux procédés de SLA (stéréolithographie) ou de SLM (fusion laser sur lit de poudre).

Le potentiel de cette technologie d'impression céramique réside aussi dans le large choix géométrique des pièces imprimées, sans qu'il soit nécessaire d'avoir recours à l’utilisation de supports. En effet, la pièce imprimée est autosupportée par la poudre dans le bac d’impression. Contrairement au procédé de frittage sélectif par laser (SLS), les pièces imprimées sont moins soumises à l’apparition de contraintes résiduelles pendant le processus d'impression. Un autre gain dans ce procédé est la possibilité de réutilisation de la poudre non liée pour les impressions suivantes.

Le procédé de Binder Jetting est conçu principalement pour la réalisation de pièces d’une porosité importante, atteignant entre 20% et 60%. Le véritable avantage de cette technologie est la possibilité d'obtenir des objets présentant différents niveaux de porosité, tant au niveau de la forme que de la microstructure. Dans certains cas, une étape supplémentaire d'infiltration peut être utilisée pour réduire le taux de porosité et améliorer ainsi les propriétés mécaniques.

Secteurs, applications et matériaux

La possibilité de réaliser des formes libres par la technologie Binder Jetting  est aujourd'hui intéressante pour des fabricants de céramiques traditionnelles ainsi que pour des personnes issus du secteur de l'art, de réalisation des maquettes, ou de l’éducation.
Une large gamme de matériaux silicatées (silicates, porcelaines, faïences, grès...) ou le plâtre peuvent être utilisés à cette fin.
L’impression via Binder Jetting apporte donc de nouvelles idées et solutions dans les domaines où la céramique est utilisée comme élément de construction, réfractaire ou isolant.

L'un des secteurs les plus intéressés par cette technologie est le secteur médical.  Les biomatériaux tels que l'OCP, le HAP, le TCP, le sulfate de calcium, le LAS, les verres bioactifs et le nitrure de silicium sont d'un grand intérêt pour une mise en forme sur mesure dans cette application. Des recherches sont menées depuis de nombreuses années pour tester, développer, et valider le procédé afin d’imprimer des prothèses orthopédiques ou des implants en céramique.

Les pièces imprimées par Binder Jetting peuvent également être utilisées dans d'autres secteurs industriels. Les propriétés uniques des céramiques techniques élaborées par cette technologie pourront servir dans le secteur de la chimie, l’automobile, l’aéronautique, mais aussi le spatial, le nucléaire, l’électronique oula défense. Un large éventail d'applications peut être envisagé à commencer par les filtres et les membranes, ou les échangeurs de chaleur, les supports de catalyse, en passant par les noyaux de fonderie, les supports squelettiques des composites métalliques… En fonction de l'application, les formulations de matières premières sont choisies parmi celles basées sur des céramiques oxydes (Al₂O₃, ZrO₂, TiC/TiO₂, SiO₂, Cordiérite, BaTiO₃, etc.) ou des céramiques non-oxydes (SiC, Si₃N₄, etc.). 

Nos précédents articles sur les céramiques techniques

• Fabrication Additive : Binder Jetting de matériaux céramiques

Remerciement et Partenariats

Le CTTC tient à remercier l’Union Européenne ainsi que la Région Nouvelle-Aquitaine pour leur confiance et leur soutien financier.