Procédés de fabrication additive pour diverses applications
Les imprimantes 3D sont de plus en plus populaires dans l'industrie et pour un usage domestique. De nombreux composants peuvent être fabriqués ici en utilisant divers procédés de fabrication additive avec différents matériaux.
Le terme « procédé de fabrication additive » fait référence au type de fabrication : lors de la fabrication, les matériaux sont assemblés en couches pour former le composant prévu. Tout ce dont vous avez besoin est la bonne imprimante 3D et les données de conception 3D associées pour le composant.
Nous vous expliquerons quels procédés de fabrication additive sont actuellement disponibles et où se situent leurs forces et leurs faiblesses.
Fabrication additive de composants et de structures
Les procédés de fabrication additive se démarquent des autres procédés courants car ils présentent de nombreux avantages par rapport à ceux-ci :
- le processus de fabrication soustractive est souvent utilisé pour fraiser ou découper des formes dans un matériau. Cependant, ces méthodes ne peuvent pas être utilisées avec succès pour des composants particulièrement petits ou délicats ou pour des composants avec des cavités.
- processus dits de , qui sont utilisés pour les pièces moulées, peuvent également traiter de tels composants filigranes ou des pièces avec des cavités. Cependant, le processus est très complexe et souvent peu propre, ce qui entraîne des erreurs optiques et techniques et donc des rebuts et des pertes.
L'impression 3D dans la fabrication additive peut marquer ici car elle peut gérer n'importe quelle forme et peut également être utilisée avec de nombreux matériaux différents. Dans le processus de fabrication additive, le matériau est construit couche par couche – et très précisément. Du fait des différents procédés de fabrication additive, non seulement toutes les formes , mais surtout des pièces métalliques ainsi que des produits en papier, en grès ou en céramique .
Procédés de fabrication additive ou procédés de fabrication soustractive ?
Malgré tous les avantages des procédés de fabrication additive, les procédés soustractifs ne peuvent pas encore être remplacés, car ils présentent également un certain nombre d'avantages. Le procédé finalement utilisé est donc toujours déterminé par le type de produit, le volume de production et le temps de production disponible.
Par exemple, les procédés de fabrication soustractifs conviennent à une production de masse qui doit être achevée très rapidement. Les composants peuvent être traités de manière très propre et précise, en particulier lors du fraisage, du tournage ou du perçage, même avec des alésages particulièrement fins. Malheureusement, le procédé présente également de nombreux inconvénients par rapport au procédé de fabrication additive : par exemple, la perte de matière est très élevée, les outils s'usent tout le temps et la programmation des machines les plus chères est un peu plus compliquée et chronophage.
Avantages et inconvénients des procédés de fabrication additive
Tous les procédés de fabrication additive courants présentent certains avantages et seulement quelques inconvénients par rapport au procédé soustractif :
Avantages des procédés de fabrication additive :
- Manipulation simple et programmation facile
- Des pièces complexes et des formes creuses peuvent également être fabriquées
- De nombreux matériaux peuvent être utilisés (plastiques, métaux, papier...)
- Grâce à la structure en couches, le processus de production se compose d'une seule étape
- Aucun outil n'est nécessaire, donc pas d'usure
- Il y a peu de perte de matière
- Les structures de remplissage internes signifient que les composants ne doivent pas être entièrement fabriqués en matériau solide, ce qui permet des économies de poids.
Inconvénients des procédés de fabrication additive :
Malheureusement, il y a aussi quelques inconvénients ici, selon le matériau avec lequel le produit doit être fabriqué :
- La production est plus lente
- Dans le cas de porte-à-faux plus importants, des structures de support sont nécessaires pour la structure en couches
- Certains matériaux ne sont pas résistants à la chaleur
- Des surfaces rugueuses sont créées qui peuvent devoir être retravaillées
- Le matériel de fabrication est légèrement plus cher
Plastique de fabrication additive - avantages et inconvénients
De nombreux procédés de fabrication additive initialement conçus pour l'impression 3D à partir de plastique peuvent également être utilisés pour fabriquer des pièces métalliques grâce à une technologie de pointe. La méthode la plus connue (FDM/FFF) est donc présentée séparément dans la section suivante.
Voici des exemples de procédés de fabrication additive adaptés aux plastiques :
- Stéréolithographie (SLA). Les photopolymères sont utilisés ici. La production est très précise, donne une surface lisse et ne nécessite donc que peu de post-traitement. Cependant, les pièces ne sont pas particulièrement robustes et ne résistent pas à la lumière.
- Frittage Laser Sélectif (SLS). Le matériau utilisé ici est du polyamide ou du nylon sous forme de poudre. Bien que la sélection de matériaux soit réduite, la précision lors du traitement est bonne et les composants sont également très solides. Cependant, le processus nécessite beaucoup d'énergie et est complexe de la part des machines.
- Fusion multi-jets (MJF). La poudre de plastique est également utilisée ici et aucune structure de support n'est nécessaire. Cela permet de fabriquer des composants très complexes. La résolution et la précision sont très bonnes et les produits sont stables. Plus important encore, le processus est très rapide. Les inconvénients sont la surface quelque peu rugueuse et la création de produits unicolores.
Fabrication additive métal par FDM / FFF
Le procédé de fabrication additive FDM ou FFF particulièrement intéressant pour l'industrie. Il s'agit de la "modélisation par dépôt de fil fondu" (FDM) ou de la "fabrication de filaments fondus" (FFF). Il a été développé à l'origine pour construire une plastique couches. Par conséquent, il est également populaire pour le secteur privé.
Aujourd'hui, cependant, il est possible d'utiliser de la poudre métallique pour l' impression 3D de produits métalliques . Cependant, après la production, le produit résultant doit encore être délié et fritté afin d'obtenir la structure métallique souhaitée. Le post-traitement est également nécessaire en raison de la surface rugueuse.
Ici aussi, la vitesse de production est malheureusement un peu lente, mais avec les nouvelles technologies de tête d'impression telles que la 4Move de Multec, des produits multicolores ou multi-composants sont possibles - qui jouent cependant un rôle secondaire avec les métaux. Le grand avantage ici est la production rentable de composants très stables et résistants.