Comment fonctionne l'impression 3D sur métal ?
Lorsque l'on parle de fabrication additive ou de fabrication par couches en 2022, on pense toujours à la technologie 3D et à l'impression 3D de métaux. Alors que l'impression 3D de métaux en était encore à ses balbutiements il y a quelques années, elle est aujourd'hui l'une des technologies industrielles à la croissance la plus rapide et à l'investissement le plus important.
Dans cet article, nous répondrons à certaines des questions les plus courantes concernant la fabrication métallique en 3D, notamment ce qu'elle est, les avantages de son utilisation, son fonctionnement, les technologies qui la sous-tendent, et bien plus encore.
Impression 3D sur métal - Qu'est-ce que c'est ?
L'impression 3D de métaux est un terme général utilisé pour décrire plusieurs formes différentes de stratification et d'impression. fabrication additive technologies. Dans sa forme la plus simple, l'impression 3D de métaux implique l'utilisation de n'importe quelle technologie pour créer des composants et des objets en métal par frittage, fusion et soudage de matériaux métalliques couche par couche.
Aujourd'hui, grâce aux progrès constants de la technologie d'impression 3D de métal, certains objets imprimés en 3D de métal sont tout aussi précis et esthétiques que des pièces usinées conventionnelles.
Il existe plusieurs technologies d'impression 3D de métaux permettant de créer un produit en métal. une grande variété de composants et d'objets métalliques imprimés en 3D. Si l'impression métallique est principalement utilisée dans les secteurs de l'aérospatiale et de l'ingénierie, la technologie de l'impression 3D s'étend rapidement à d'autres secteurs.
Qu'elles soient mises en œuvre en tant que technologies uniques dans la fabrication de composants métalliques ou introduites avec d'autres technologies dans une chaîne d'approvisionnement existante, les technologies 3D pour la fabrication de métaux continuent d'évoluer et de s'améliorer.
Pourquoi utiliser l'impression 3D sur métal ?
Pendant longtemps, l'usinage a été l'une des seules méthodes disponibles pour la fabrication des métaux. Alors que l CNC sont capables de fabriquer une variété presque infinie de composants et de pièces métalliques, l'impression 3D peut être utilisée pour créer une variété encore plus grande de composants avec des détails plus précis et des formes plus complexes.
C'est le principal avantage de l'impression 3D de métaux : les formes et les objets complexes qu'elle permet de créer sont pratiquement illimités. Mais ce ne sont pas les seuls avantages de l'impression 3D. Voici quelques autres avantages de l'impression 3D de métaux :
- Fabrication plus rapide de formes et de détails complexes
- Gagner du temps et de l'argent en imprimant en 3D à la chaîne
- Possibilité de créer des produits plus légers sans sacrifier la résistance
- Plus rentable que les méthodes de fabrication conventionnelles
- Presque aucun déchet matériel en fonction du processus utilisé
En d'autres termes, l'impression 3D fonctionne à merveille et est fortement recommandée pour la fabrication de composants et de pièces métalliques complexes et très détaillés. Cependant, ses utilisations s'étendent de jour en jour, parallèlement aux progrès de la technologie d'impression 3D de métaux.
Voyons maintenant de plus près comment fonctionne l'impression 3D de composants métalliques.
Comment fonctionne la fabrication de métal en 3D ?
Il existe de nombreuses méthodes de fabrication de métaux en 3D. Bien que chaque méthode et technologie ait de nombreux points communs avec la précédente, il existe certaines différences qui déterminent les matériaux avec lesquels elles peuvent ou ne peuvent pas fonctionner. Voici un aperçu rapide des différents types d'impression 3D de métaux utilisés aujourd'hui :
Frittage direct de métaux par laser (DMLS)
La DMLS est la méthode la plus courante de fabrication de métal en 3D. Avec cette méthode, un laser est utilisé pour fritter de la poudre d'alliage couche par couche afin de former un objet. Les différentes couches sont créées lorsque le laser est pointé sur un lit de poudre et guidé par un fichier CAO (conception assistée par ordinateur). Une fois la création d'une couche terminée, l'imprimante répand de la poudre supplémentaire et le processus est répété. C'est par ce processus de superposition et de répétition que le composant métallique est créé. Le processus numérique élimine le besoin de moules physiques et est exemplaire dans la production de composants métalliques complexes et de haute qualité. Le DMLS est utilisé dans la fabrication de pièces mécaniques finies, d'instruments et de dispositifs médicaux, d'outils, etc.
Fusion sélective par laser (SLM)
Comme son nom l'indique, la SLM fait fondre le matériau et l'impression a lieu dans une chambre à gaz inerte. Au cours du processus, un laser fait fondre et combine les poudres métalliques. Lorsqu'une couche est terminée, une nouvelle couche de poudre métallique est ajoutée et le cycle d'impression suivant commence. En général, les produits imprimés par SLM offrent des propriétés de résistance accrues, car ils ne présentent que peu ou pas de vides dans leur structure. Les produits imprimés par SLM en 3D ont donc pratiquement les mêmes paramètres que les produits imprimés par SLM. coulée en métal et ils sont couramment utilisés dans la construction de structures complexes.
Fusion par faisceau d'électrons (EBM)
L'EBM est similaire à la SLM, mais un faisceau d'électrons est utilisé à la place d'un laser. Dans ce processus, un faisceau d'électrons à haute énergie fait fondre le métal en poudre. Le faisceau produit un jet d'électrons, guidé par un champ magnétique. Couche après couche, le métal en poudre est fondu pour créer un objet répondant aux spécifications définies par le logiciel de CAO. Le processus se déroule dans une chambre à vide afin de protéger les matériaux hautement réactifs contre l'oxydation. L'EBM est plus rapide et encore plus précis que les méthodes d'impression laser et est utilisé dans des secteurs tels que l'aérospatiale, la défense et la médecine.
L'avenir de la fabrication en 3D et de la fabrication par couches
Si les technologies susmentionnées restent prédominantes dans la fabrication 3D, il existe d'autres technologies telles que frittage sélectif par laser (SLS), jetting de liantet dépôt au laser. Tout comme les formes d'impression susmentionnées, ces nouvelles technologies utilisent différents matériaux et ont leurs propres processus. Le marché de l'impression 3D ne cesse de croître et les nouvelles technologies permettent d'accélérer l'impression des métaux. Dépôt supersonique de particules (DOCUP) ou spray froid (CS) en est un exemple clé. Dans ce processus, des particules de taille micrométrique d'un métal ou d'un alliage sont accélérées à travers un pistolet de pulvérisation à l'aide d'un gaz chauffé à haute pression tel que l'hélium ou l'azote. Les particules sortent à des vitesses supersoniques et se lient aux matériaux sous-jacents.
Toutefois, contrairement aux autres procédés de pulvérisation à froid, SPEE3D a mis au point le "dépôt 3D supersonique" (SP3D) plutôt que d'utiliser la chaleur pour faire fondre les poudres métalliques. C'est le nom donné au processus breveté dans lequel une buse de fusée accélère l'air jusqu'à trois fois la vitesse du son, dans lequel les poudres métalliques sont déposées. poudre métallique est injectée puis déposée sur un substrat manipulé par un bras robotisé à six axes. Au cours de ce processus, l'énergie cinétique des particules qui s'entrechoquent fait que les poudres se lient entre elles pour former une pièce de haute densité dont les propriétés métallurgiques sont supérieures à celles du moulage. La technologie SP3D est donc permettant d'imprimer des métaux plus rapidement que jamaisLa fabrication additive métallique est ainsi jusqu'à 1000 fois plus rapide que les méthodes traditionnelles de fabrication additive métallique.
En résumé
Comme expliqué ci-dessus, l'impression 3D de métaux est un terme utilisé pour décrire différentes formes de technologies de superposition et de fabrication additive. Dans sa forme la plus simple, l'impression 3D de métal implique la création de composants et d'objets métalliques par frittage, fusion et soudage de matériaux métalliques couche par couche. Certaines différences entre chaque méthode et chaque technologie déterminent les matériaux avec lesquels elles peuvent ou ne peuvent pas travailler. Frittage direct de métaux par laser (DMLS) utilise un laser pour fritter une poudre d'alliage couche par couche afin de former un objet, alors que le fusion sélective par laser (SLM) fait fondre et soude des particules de poudre. Fusion par faisceau d'électrons (EBM) est similaire à la SLM mais utilise un faisceau d'électrons plutôt qu'un laser. En ce qui concerne l'avenir de l'impression 3D de métaux, des technologies telles que celle de SPEE3D spray froid Les technologies SP3D innovent dans le domaine de la fabrication additive et permettent de produire des pièces métalliques plus rapidement que jamais.
Comment nous pouvons vous aider
Pour en savoir plus sur les produits de SPEE3D ou pour en savoir plus sur l'impression 3D de métaux, n'hésitez pas à nous envoyer un e-mail à l'adresse suivante contact@spee3d.com ou appelez-nous au +61 (03) 8759 1464.