Fabriqué Mécaniquement : Comment l'Impression sur Métal Bouleverse les Choses
La création de pièce et de produits métalliques par impression en 3D n'est pas une idée d'avenir. En fait, c'est une tendance à la hausse constante.
La croissance et le développement rapides de ce nouveau secteur exigent une surveillance étroite du marché et une mise à jour des connaissances.
Il existe déjà de nombreux acteurs du marché avec plusieurs technologies et prix à appliquer dans différents secteurs.
“Les pièces doivent être moins solides car le prix est uniquement lié à la quantité de matériaux et la complexité ne fait pas partie de l’équation”.
C’est là qu’intervient le marché de la fabrication d’additifs pour les pièces métalliques, dominé principalement par les technologies de fusion à base de poudre et de dépôt direct d’énergie (DED). Ces deux technologies détiennent plus de 70% des parts de marché, tandis que la fusion à base de poudre (PBF) en détient plus de 50%.
Le PBF est une technologie qui utilise un laser pour fritter et faire fondre un métal de base, tandis que le DED fait également fondre le métal avec un laser mais il est déposé sous forme de poudre ou de fil. La technologie PBF peut avoir une meilleure qualité et une plus grande précision que la DED, mais des vitesses d’impression plus faibles.
La taille de construction est encore limitée à environ 500x280x360mm pour les machines plus grandes et plus coûteuses, mais une variété de métaux peut être utilisée.
Des alliages d’aluminium, du titane ou de l’acier inoxydable aux métaux précieux, la flexibilité est énorme par rapport aux procédés de fabrication habituels. Les pièces métalliques imprimées ont une résistance et une dureté supérieures à celles des matériaux d’origine, mais la résistance à la fatigue est encore un handicap.
Lors du processus de fabrication des additifs, la rugosité de surface de chaque couche est élevée et avant le processus thermique, les pièces ont entre 0 et 0,5 % de porosité interne, ce qui pourrait expliquer la faible résistance à la fatigue par rapport au matériau de base.
Le marché des pièces et des structures en acier est toujours à la recherche de plus d’optimisation et d'efficacité tout en réduisant les coûts d’exploitation.
Le poids est un inconvénient majeur dans certaines industries comme l’aérospatiale, l’automobile et l’aviation, mais avec la fabrication additive, les pièces métalliques peuvent être hautement personnalisées et optimisées car les pièces sont construites vers le haut et non par enlèvement de matière, comme dans les méthodes traditionnelles.
Cette nouvelle approche de la fabrication oblige l’esprit d’ingénierie à s’arrêter aux formes prédéfinies comme les rectangles, les cubes ou les cylindres et à penser à de nouvelles formes avec des conceptions creuses, des structures en treillis et des tubes. Souvenez-vous : “moins solides”. La conception topologique (où se trouve le matériau, où il est nécessaire et où il sera performant) est l’approche du futur ingénieur face à ces problèmes de fabrication additive.
La technologie d’impression en 3D appliquée aux pièces et morceaux de métal est une contribution majeure à certaines industries, liée à l’optimisation et à l’efficacité. Mais les prix des machines d’impression et des matières premières nécessaires restent élevés - entre 250k€ et 500k€ - mais pour les pièces complexes, la réduction des coûts peut être de plus de 90 % grâce à la fabrication additive.
L’état d’esprit des ingénieurs doit s’adapter aux avantages et à la flexibilité de l’impression 3D. La légèreté est désormais le mot-clé et ce n’est qu’une question de temps avant que la même technologie et le même concept puissent être appliqués à de grandes pièces et à des structures plus importantes. Êtes-vous prêt ?
Credits:
https://www.3dhubs.com
https://markforged.com
https://www.3dsystems.com
https://gizmodo.com/the-first-3d-printed-steel-bridge-looks-like-it-broke-o-1824252512
Thomas Duda, 3D Metal Printing Technology