Fabrication additive : Ce qu'il faut savoir
Description
La fabrication additive, connue sous le nom d'impression 3D, permet de construire des composants complexes couche par couche, offrant précision, efficacité et utilisation polyvalente des matériaux.
Contenu
La fabrication additive, également appelée impression 3D, est en train de révolutionner les secteurs de l'aérospatiale, de l'automobile et de la santé. La fabrication additive permet de produire des pièces complexes directement à partir de modèles numériques, par couches successives de matériau. Contrairement au processus de fabrication traditionnel, qui consiste à retirer de la matière des blocs ou des moules plus grands, la fabrication additive permet de créer des modèles plus complexes avec moins de perte de matière et un temps de production beaucoup plus court.
Les principales techniques de fabrication additive sont la fusion sur lit de poudre, le dépôt direct d'énergie, l'extrusion de matériaux, la projection de liant et la stéréolithographie. La fusion sur lit de poudre, particulièrement applicable dans l'industrie des entreprises nécessitant des composants métalliques à haute performance, repose principalement sur des poudres métalliques sphériques. Les caractéristiques très spécifiques des poudres, telles que la distribution de la taille des particules, la fluidité et la pureté, influencent directement la qualité et les performances de l'article imprimé final.
Poudres métalliques sphériques
Les poudres métalliques sphériques sont nécessaires dans les processus de fabrication additive tels que la fusion sélective par laser (SLM) et la fusion par faisceau d'électrons (EBM). Leur forme sphérique permet un écoulement sans entrave et un dépôt uniforme des couches nécessaires pour obtenir des pièces uniformes et sans défaut. L'atomisation au gaz, l'atomisation au plasma ou le processus d'électrodes rotatives au plasma génèrent principalement ces poudres. Tous ces procédés génèrent des poudres ayant des caractéristiques différentes pour être utilisées dans certaines applications.
Les alliages de titane, les alliages d'aluminium, les aciers inoxydables, les alliages de cobalt-chrome et les superalliages à base de nickel sont des matériaux couramment utilisés dans la fabrication additive. Le titane et les alliages cobalt-chrome trouvent de nombreuses applications dans les implants médicaux en raison de leur biocompatibilité et de leur résistance, tandis que les superalliages à base de nickel trouvent de nombreuses applications dans les pièces aérospatiales en raison de leur résistance élevée à la chaleur.
Tableau de comparaison des matériaux pour la fabrication additive
Le choix du bon matériau est essentiel à la réussite de la fabrication additive. Vous trouverez ci-dessous un tableau comparatif mettant en évidence les principales propriétés et les applications typiques des métaux couramment utilisés dans la fabrication additive :
|
Type de matériau |
Résistance |
Résistance à la corrosion |
Poids |
Applications |
|
Alliages de titane |
Haut |
Excellente |
Léger |
Aérospatiale, implants médicaux |
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Alliages d'aluminium |
Modéré |
Bonne |
Très léger |
Automobile, aérospatiale |
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Aciers inoxydables |
Très bon |
Excellent |
Lourd |
Outils, automobile, industrie |
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Alliages de cobalt-chrome |
Très élevé |
Excellent |
Lourd |
Médical, implants dentaires |
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Superalliages à base de nickel |
Très élevé |
Excellente |
Lourd |
Aérospatiale, turbines à gaz |
Ce tableau aide les ingénieurs et les concepteurs à sélectionner des matériaux adaptés aux exigences d'applications spécifiques, en équilibrant les propriétés telles que la solidité, la résistance à la corrosion, le poids et les besoins spécifiques de l'industrie. Pour plus d'informations, veuillez consulter le site Stanford Advanced Materials (SAM).
La fabrication additive offre des avantages considérables, notamment le prototypage rapide, la personnalisation de masse et la réduction des délais de mise sur le marché. Les industries s'appuient de plus en plus sur ces technologies pour produire des pièces qui étaient auparavant impossibles ou économiquement non viables par des moyens conventionnels.
Foire aux questions
Questions fréquemment posées
Quels sont les secteurs les plus avantagés par la fabrication additive ?
Les secteurs de l'aérospatiale, de l'automobile, de la médecine, des soins dentaires et de la défense sont les plus avantagés par la fabrication additive en raison de sa capacité à créer facilement des pièces complexes et personnalisées.
Pourquoi les poudres métalliques sphériques sont-elles utilisées plutôt que d'autres dans la fabrication additive ?
Les poudres métalliques sphériques ont une meilleure fluidité et une meilleure densité d'empilement, ce qui garantit une stratification uniforme et de meilleures propriétés mécaniques dans les produits finis.
Quels sont les problèmes courants rencontrés dans la fabrication additive ?
La sélection des matériaux, l'uniformité de la qualité d'impression, les exigences en matière de post-traitement et la reproductibilité des conceptions complexes constituent des défis typiques.
La fabrication additive est-elle économiquement viable par rapport aux méthodes traditionnelles ?
La fabrication additive est susceptible d'être plus économiquement favorable pour la production de faibles volumes, les pièces personnalisées et les géométries complexes, mais potentiellement moins économique pour la production de masse de pièces en stock.
La fabrication additive peut-elle être utilisée pour la production en grande série ?
Alors que la fabrication additive est très performante pour le prototypage et la production à petite et moyenne échelle, des innovations récentes ont repoussé ses frontières pour permettre une production à plus grande échelle, sous réserve de la complexité de la pièce et de la sélection des matériaux.
