- Comment fonctionne la fabrication additive ?
- Qu'est-ce que la fabrication additive ?
- Procédés de fabrication additive
- Fusion de lit de poudre
- Extrusion des matériaux
- Dépôt d'énergie dirigé
- Jetting
- Jet de liant
- Laminage de feuilles
- Photopolymérisation en cuve
La fabrication additive est une nouvelle approche de la production industrielle qui permet de créer des pièces et des systèmes plus légers et plus résistants.
Il s’agit d’un autre progrès technologique rendu possible par le passage de procédés traditionnels à des procédés numériques.
Au cours des dernières décennies, les communications, l’imagerie, l’architecture et le génie ont tous connu leur propre révolution numérique. Désormais, la fabrication additive a de réels impacts en terme de flexibilité et d’efficacité numériques au sein du secteur de l’industrie.
La fabrication additive utilise des logiciels de conception assistée par ordinateur (CAO) ou des scanners d’objets 3D pour contrôler les machines afin de déposer la matière, couche après couche, dans des formes géométriques précises.
Comme son nom l’indique, la fabrication additive (cf. définition de la fabrication additive) ajoute de la matière pour créer un objet. Traditionnellement, lorsque vous créez un objet par des moyens classiques, il est souvent nécessaire d’enlever de la matière par fraisage, usinage, sculpture, façonnage ou autres moyens.
Bien que les termes « impression 3D« , « prototypage rapide » ou encore « optimisation topologique » soient utilisés pour parler de la fabrication additive.
Chaque procédé est en fait un sous-ensemble de la fabrication additive plastique, métallique, céramique …..
Bien que la fabrication additive semble nouvelle pour beaucoup, elle existe depuis plusieurs décennies.
Aujourd’hui, par sa maturité, la fabrication additive offre le trio parfait : performances améliorées, pièces à géométrie complexe et de fabrication simplifiée.
Que ce soit pour des grandes ou des petites séries, l’optimisation d’une pièce existante, des prototypes… tous les secteurs professionnels sont touchés, le secteur médical, le secteur automobile, l’architecture, etc.
Par conséquent, les applications sont nombreuses pour les acteurs industriels qui adoptent activement la fabrication additive.
Comment fonctionne la fabrication additive ?
Le terme « fabrication additive » fait référence à des technologies qui permettent de fabriquer des objets 3D.
Chaque couche successive se lie à la couche précédente de matériau fondu ou partiellement fondu. Il est possible d’utiliser différentes substances pour la solidification des matières, y compris les poudres métalliques, les thermoplastiques, les céramiques, les composites, le verre et même les produits comestibles comme le chocolat.
Les objets sont définis numériquement par un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO) qui est utilisé pour créer des fichiers.stl qui « découpent » l’objet en couches ultra-minces. Cette information guide la trajectoire d’une buse ou d’une tête d’impression, car elle dépose précisément le matériau sur la couche précédente. Ou encore, un laser ou un faisceau d’électrons fond sélectivement ou partiellement dans un lit de poudre. Lorsque les matériaux utilisés refroidissent ou sont durcis, ils fusionnent pour former un objet tridimensionnel.
Le passage du fichier.stl à l’objet 3D révolutionne la fabrication.
Fini les étapes intermédiaires, comme la création de moules ou de matrices, qui coûtent du temps et de l’argent.
Qu’est-ce que la fabrication additive ?
La fabrication additive, également connue sous le nom d’impression 3D, est un processus qui permet de créer un objet physique à partir d’une conception numérique.
Procédés de fabrication additive
Il existe différents procédés de fabrication additive :
Fusion de lit de poudre
La technologie de fusion en lit de poudre (PBF) est utilisée dans une variété de procédés de fabrication additive, y compris le frittage laser direct sur métal (DMLS), le frittage laser sélectif (SLS), le frittage thermique sélectif (SHS), la fusion par faisceau d’électrons (EBM) et la fusion laser directe sur métal (DMLM). Ces systèmes utilisent des lasers, des faisceaux d’électrons ou des têtes d’impression thermique pour faire fondre ou partiellement fondre des couches ultrafines de matériau dans un espace tridimensionnel. À la fin du processus, la poudre excédentaire est projetée loin de l’objet.
Extrusion des matériaux
L’extrusion est l’un des procédés de fabrication additive les plus connus. Les polymères en rouleau sont extrudés ou étirés à travers une buse chauffée montée sur un bras mobile. La buse se déplace horizontalement tandis que le lit se déplace verticalement, ce qui permet de construire le matériau fondu couche après couche.
Une bonne adhérence entre les couches se produit grâce à un contrôle précis de la température ou à l’utilisation de liants chimiques.
Dépôt d’énergie dirigé
La technologie de dépôt de matière sous flux d’énergie dirigé (DED) est similaire à l’extrusion, bien qu’il puisse être utilisé avec une plus grande variété de matériaux, y compris les polymères, les céramiques et les métaux.
Un canon à électrons ou un laser monté sur un bras à quatre ou cinq axes fait fondre du fil ou du filament ou de la poudre.
Jetting
Avec la projection de matériau, une tête d’impression se déplace d’avant en arrière, un peu comme la tête d’une imprimante à jet d’encre 2D. Cependant, il se déplace généralement sur les axes x, y et z pour créer des objets 3D. Les couches durcissent lorsqu’elles refroidissent ou sont durcies par les rayons ultraviolets.
Jet de liant
Le procédé de jet de liant est similaire au jet de matériau, sauf que la tête d’impression dépose des couches alternées de matériau en poudre et d’un liant liquide.
Laminage de feuilles
La fabrication d’objets laminés (LOM) et la fabrication d’additifs ultrasoniques (UAM) sont deux méthodes de laminage de feuilles. LOM utilise des couches alternées de papier et d’adhésif, tandis que UAM utilise des feuilles métalliques minces assemblées par soudage par ultrasons. LOM excelle dans la création d’objets idéaux pour la modélisation visuelle ou esthétique. L’UAM est un procédé relativement basse température et basse énergie utilisé avec divers métaux, dont le titane, l’acier inoxydable et l’aluminium.
Photopolymérisation en cuve
Avec la photopolymérisation en cuve, un objet est créé dans une cuve d’un photopolymère de résine liquide. Un procédé appelé photopolymérisation durcit chaque couche de résine microfine à l’aide de lumière ultraviolette (UV) dirigée avec précision par des miroirs.