L'impression 3D est une technologie en développement rapide actuellement reconnue comme l'avenir de la production en petite série.
Cependant, ce n'était pas toujours aussi optimiste. Lorsque l'impression 3D est apparue il y a plusieurs décennies, elle était considérée comme une curiosité plutôt impressionnante mais lente qui ne trouverait pas d'application réelle. Elle était parfois utilisée pour la conception et le prototypage, mais n'était jamais destinée à devenir l'une des méthodes de production de base.
Cependant, ceux qui n'ont pas bien prédit l'avenir des imprimantes 3D ne pouvaient pas se tromper davantage. Au cours des 10 dernières années, la technologie d'impression 3D - et en métal - s'est développée au point d'attirer de nombreux fabricants leaders et trouve des applications dans des domaines industriels de plus en plus nouveaux.
Imprimantes 3D Métal
Ces dernières années, il y a eu une forte augmentation de l'offre et de la demande d'imprimantes 3D métal. Les fabricants introduisent constamment de nouvelles solutions pour la fabrication additive des métaux, qui sont plus rapides, plus faciles à utiliser et plus efficaces, tout en permettant l'utilisation d'un plus grand nombre de métaux différents.
Pour cette raison, un nombre croissant d'entreprises utilisent les technologies d'impression 3D métal pour produire des pièces et des prototypes métalliques, bénéficiant également de la liberté de conception accrue résultant de l'idée même de l'impression additive. Les imprimantes 3D métal sont actuellement utilisées dans diverses industries, telles que l'aérospatiale, l'aviation, l'automobile, les dispositifs médicaux, l'outillage, et au-delà.
Impression 3D
L'impression 3D, également connue sous le nom de technologie additive, est le processus de création d'un objet tridimensionnel à partir de zéro, couche par couche. Elle commence généralement par un modèle numérique tridimensionnel de la pièce, qui est numériquement "tranché" par un logiciel en de nombreuses couches très fines, où l'épaisseur des couches dépend de la forme du produit et du type de matériau utilisé.
Ensuite, la matière première, généralement sous forme de poudre ou de granulés, est chargée dans l'imprimante. Le matériau le plus populaire est bien sûr le plastique, mais les métaux tels que l'aluminium, le titane, l'acier à outils et l'acier inoxydable, le nickel, le cuivre, le bronze, le cobalt et les métaux précieux (or, argent, platine) sont également de plus en plus utilisés. La matière première est chauffée à la température de fusion et appliquée par la machine sur la surface de travail, couche par couche, jusqu'à ce que le produit entier soit imprimé.
Impression 3D Métal
Lorsque nous examinons le nombre croissant d'applications industrielles et commerciales de la technologie additive, l'impression 3D métal est toujours en première ligne. C'est l'une des technologies de production à la croissance la plus rapide. Elle peut maintenant être utilisée en conjonction avec d'autres techniques pour le prototypage et la production en petite série. Dans certains cas, la qualité des objets métalliques imprimés en 3D et l'efficacité de l'impression sont déjà comparables, voire supérieures, aux technologies traditionnelles.
L'impression 3D métal est utilisée dans le prototypage et la production en petite série dans l'industrie spatiale, l'aviation, l'industrie automobile, l'ingénierie, et dans la production de systèmes médicaux et de laboratoire.
Comment Fonctionne l'Impression 3D Métal ?
L'impression 3D métal est un terme général pour une famille de plusieurs technologies. En termes simples, toute technologie de fabrication qui permet la création d'objets métalliques couche par couche par fusion, soudage ou frittage peut être appelée processus d'impression 3D métal. Il existe vraiment de nombreuses solutions qui permettent l'impression en métal, mais il vaut la peine - comme toujours - de connaître les plus couramment utilisées.
Technologies de Base de l'Impression 3D
Trois technologies principales sont utilisées dans l'impression 3D métal :
- DMLS (Frittage Laser Direct de Métal)
- SLM (Fusion Laser Sélective)
- EBM (Fusion par Faisceau d'Électrons)
Impression 3D DMLS
Le Frittage Laser Direct de Métal ou DMLS est la méthode la plus populaire d'impression 3D métal. Le laser est utilisé pour fritter la poudre métallique, couche par couche, pour créer la pièce imprimée.
Les matériaux utilisés dans cette technique d'impression comprennent une large gamme d'alliages métalliques, tels que l'acier maraging, l'aluminium, les alliages nickel-chrome Inconel 625, les alliages cobalt-chrome et le titane.
La technique DMLS est utilisée pour créer des prototypes et des pièces de machine. Elle peut être utilisée pour produire des éléments avec des contre-dépouilles, des cavités et divers angles d'inclinaison. Ceux-ci comprennent les dispositifs médicaux, les instruments, les prototypes et les outils.
Impression 3D SLM
La Fusion Laser Sélective ou SLM, comme son nom l'indique, implique la fusion du matériau. L'impression 3D se déroule dans un environnement de gaz inerte. Pour cette raison, la qualité de l'impression 3D SLM est très proche de la qualité des pièces fabriquées par des méthodes de coulée ou de forgeage.
Les objets fabriqués à l'aide de la technologie d'impression 3D SLM sont très durables. Pour cette raison, cette technologie peut être utilisée pour produire des pièces mécaniques, telles que des hélices et des engrenages, ainsi que des produits utilisés dans les industries automobile, médicale et aéronautique.
Impression 3D EBM
La technique de Fusion par Faisceau d'Électrons ou EBM est similaire à l'impression SLM, mais utilise un faisceau d'électrons au lieu d'un laser. Cette technologie est plus rapide et plus précise que l'impression assistée par laser, et les produits imprimés avec elle sont généralement plus durables que les pièces obtenues dans d'autres processus d'impression métal.
La méthode EBM est principalement utilisée pour la production d'objets en titane et en cobalt et comprend des pièces et des composants pour les avions, les navettes spatiales, les fusées et les moteurs.
Avantages de l'Impression 3D Métal
Un grand avantage de l'impression 3D métal est la liberté de conception. L'impression 3D donne aux fabricants la capacité de produire des éléments avec une complexité géométrique extrême qui ne peuvent pas être fabriqués ou sont très difficiles à fabriquer en utilisant des techniques d'usinage traditionnelles.
Déchets minimaux : Dans la plupart des cas, le seul matériau nécessaire pour imprimer un produit est celui utilisé dans le produit fini. De plus, il n'y a pratiquement pas de matériau excédentaire, et les résidus peuvent être réutilisés ou recyclés. Cela signifie bien sûr un coût plus faible du processus de production.
Production en une étape : pendant le processus d'impression 3D, la machine fonctionne automatiquement, sans surveillance de l'opérateur. Cela signifie qu'un opérateur peut simultanément faire fonctionner plusieurs imprimantes, ce qui permet de réduire les coûts de main-d'œuvre. La dépendance à d'autres processus de production traditionnels, tels que la coupe, le fraisage et le soudage, est également réduite car l'ensemble du processus de production se déroule dans une seule machine.
De plus, les imprimantes 3D métal sont beaucoup plus petites que la plupart des machines CNC avancées, ce qui signifie qu'elles occupent moins d'espace dans la salle de production. Elles permettent également de raccourcir le temps du processus de production.
De plus, l'impression 3D métal :
- Permet une production plus rapide de pièces complexes par rapport aux méthodes de production traditionnelles.
- L'impression 3D métal est moins chère que les techniques traditionnelles
- Selon la technologie choisie, l'impression 3D métal permet la production précise d'objets avec une géométrie très complexe.
- Même dans le cas de conceptions très complexes, on obtient des pièces d'une résistance extrêmement élevée. C'est l'une des raisons pour lesquelles les composants imprimés en 3D sont très demandés dans les industries aéronautique, aérospatiale et militaire.
- L'impression 3D métal ne génère pas de déchets de matériau, contrairement aux méthodes de production traditionnelles.
En bref, l'impression 3D métal est une technique idéale pour créer des pièces complexes qui sont difficiles à produire en utilisant des technologies traditionnelles ou lorsque une telle production serait inefficace.
L'Avenir de l'Impression 3D
À l'avenir, de nombreux "inconvénients" de l'impression 3D seront minimisés ou complètement éliminés à mesure que la technologie se généralisera. Et comme les concepteurs ne restent pas inactifs et que les innovations apparaissent comme des champignons après la pluie, le coût des imprimantes 3D elles-mêmes diminuera également.
Les nouvelles imprimantes pourront également utiliser plus de types de matériaux et devenir plus rapides. Par conséquent, les projets qui prennent actuellement des jours à réaliser seront terminés en quelques heures ou même minutes.
Dans les années à venir, l'impression 3D continuera d'évoluer et de changer le paysage de la fabrication. Elle formera la base de la production personnalisée et en petite série. Elle sera également utilisée dans la production de masse dans de nombreuses industries, telles que l'automobile, l'aviation, la santé, et au-delà.