Additive ManufacturingQu'est-ce que le procédé ?
Additive Manufacturing La fabrication additive, ou (AM), est une méthode innovante de production industrielle qui offre plus de flexibilité et d'efficacité que les procédés traditionnels. Souvent confondue avec l'impression 3D seule, la fabrication additive inclut cette dernière comme l'une de ses nombreuses étapes.
Step Les fondements de la fabrication additiveAdditive Manufacturing
1. La création du modèle CAD
CAD L'étape initiale du processus de fabrication additive consiste à créer un modèle 3D à l'aide d'un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO). Le modèle 3D peut également être obtenu par numérisation 3D.
2. Préparation du fichier STL
CAD STL Le modèle est ensuite converti dans un format standard pour l'impression : le fichier (stéréolithographie). Ce format utilise des polygones, principalement des triangles, pour décrire la surface de l'objet.
3. Réglages de la machine
STL slicing G-codeLe fichier est importé dans un programme à , qui le convertit en , un langage utilisé par les machines CNC (Computer Numerical Control). À ce stade, les paramètres d'impression sont définis afin d'optimiser la qualité, de réduire les erreurs, de minimiser le gaspillage de matériaux et de créer les supports nécessaires.
4. L'impression 3D
L'impression 3D est réalisée à l'aide de machines CNC de différents types, en fonction du mode d'impression. Une connaissance approfondie de la machine est essentielle pour un étalonnage précis.
5. Post-Processing
Après l'impression, l'objet est retiré de la machine et peut nécessiter un traitement supplémentaire pour obtenir la qualité souhaitée.Fused Deposition Modeling Par exemple, les impressions FDM ( ) peuvent nécessiter l'élimination du support, tandis que les impressions SLA (stéréolithographie) nécessitent un traitement UV pour achever la polymérisation de la résine.
Types de technologies de fabrication additive Additive Manufacturing
layer Les technologies de fabrication additive diffèrent principalement par la méthode de création des impressions.
Additive Manufacturing En 2010, le groupe ASTM(American Society for Testing and Materials) avec le comité F42 sur les technologies de fabrication additive a formulé un ensemble de normes qui classent la gamme des processus de fabrication additive en 7 catégories(ASTM F2792-12a, Standard Terminology for Technologies , (Withdrawn 2015), ASTM International, West Conshohocken, PA, 2012, www.astm.org) :
1. Binder Jetting
Binder Jetting Le procédé de fabrication additive est un processus de fabrication additive dans lequel un agent de liaison liquide est déposé de manière sélective sur un lit de poudre pour joindre les particules et former des couches solides.
Cette méthode est utilisée pour des matériaux tels que les métaux, les sables et les céramiques.
Binder Jetting Les principales caractéristiques de ce procédé sont les suivantes
- Vitesse de production élevée
- Possibilité d'utiliser une large gamme de matériaux
- Faible densité des pièces finies, qui nécessite un post-traitement pour augmenter la résistance mécanique.
2. Dépôt d'énergie dirigée (DED)
Le dépôt par énergie dirigée (DED) utilise une source d'énergie thermique focalisée, telle qu'un laser, un faisceau d'électrons ou un arc plasma, pour faire fondre les matériaux lors de leur dépôt.
Ce procédé est particulièrement utile pour les réparations et les ajouts de matériaux aux composants existants.
Les avantages du DED sont les suivants
- la possibilité de réparer des pièces endommagées
- Production de composants avec plusieurs matériaux
- Densité et qualité élevées des matériaux
3. Extrusion de matériaux
Fused Deposition Modeling L'extrusion de matériaux, communément appelée (FDM), consiste à extruder un filament de matériau thermoplastique à travers une buse chauffée qui dépose le matériau couche par couche.
Cette méthode est l'une des plus populaires en raison de sa simplicité et de son faible coût.
Les points forts de l'extrusion de matériaux sont les suivants
- Grande disponibilité des matériaux
- Faibles coûts d'équipement et de maintenance
- Facilité d'utilisation et d'accès
4. Jet de matière
La projection de matériaux dépose de manière sélective des gouttelettes de matériaux, tels que des photopolymères et de la cire, qui sont ensuite solidifiés.
Ce procédé offre une grande précision et une excellente finition de surface.
Les principales caractéristiques du Material Jetting sont les suivantes
- Haute précision et détails fins
- Possibilité d'utiliser plusieurs matériaux simultanément
- post-processing Finition de surface de haute qualité sans avoir besoin d'un traitement de surface important.
5. Fusion sur lit de poudre
Selective Laser Sintering La fusion en lit de poudre comprend des technologies telles que (SLS) et le frittage laser direct de métaux (DMLS), où un laser ou un faisceau d'électrons fait fondre sélectivement des particules de poudre pour former des couches solides.
Cette méthode est idéale pour les matériaux métalliques et thermoplastiques.
Les avantages de la fusion sur lit de poudre sont les suivants
- Haute densité et résistance mécanique des composants
- Liberté géométrique et complexité des conceptions
- Applications aérospatiales, médicales et automobiles
6. Lamination en feuille
Le laminage de feuilles utilise des feuilles de matériau qui sont coupées et collées ensemble pour former un objet tridimensionnel.
Ce processus peut utiliser des matériaux tels que le papier, les polymères et les métaux.
Les principales caractéristiques du laminage de feuilles sont les suivantes
- une vitesse de production élevée
- Faible coût des matériaux
- Possibilité de créer des objets de grande taille
7. Photopolymérisation (photopolymérisation en cuve)
La photopolymérisation, également connue sous le nom de stéréolithographie (SLA), utilise un photopolymère liquide dans une cuve qui est sélectivement polymérisé à l'aide d'une lumière UV.
Cette méthode est réputée pour sa haute résolution et sa qualité de surface.
Les avantages de la photopolymérisation sont les suivants
- Très grande précision et finesse des détails
- Excellente finition de surface
- Idéal pour les prototypes esthétiques et les modèles détaillés
additive manufacturing Dans un article de 2019 publié dans Nanocomposites par le groupe "NUS Centre for Nanofibers and Nanotechnology", Department of Mechanical Engineering, nous pouvons trouver une revue intéressante sur [Note1].
En particulier, le tableau suivant liste les différentes technologies de fabrication additive que nous venons de voir, avec les principes de base et les méthodes typiques utilisées.
Figure © https://doi.org/10.1080/20550324.2018.1558499
Illustration de quelques procédés de fabrication additive ici :
Figure © https://doi.org/10.1080/20550324.2018.1558499
Avantages de la fabrication additive
La fabrication additive présente de nombreux avantages par rapport aux méthodes traditionnelles :
1. La rapidité
L'impression 3D permet de produire des prototypes en quelques heures seulement, ce qui accélère le cycle de développement des produits.
2. Production en une seule étape
Réduit les contraintes de fabrication et permet la création d'objets complexes sans outils spécifiques.
3. Réduction des coûts
Permet de réduire les coûts d'exploitation, de matières premières et de main-d'œuvre, en particulier pour les petits volumes de production.
4. Réduction des risques et des rejets
Permet de vérifier et de modifier rapidement les conceptions, ce qui réduit les coûts et le temps de conception et minimise les déchets matériels.
5. Personnalisation
Offre la possibilité de produire des pièces uniques ou des petites séries, répondant aux exigences spécifiques des clients.
Conclusion
Additive Manufacturing Les technologies de l'information et de la communication (TIC) représentent une révolution dans la production industrielle, offrant des avantages significatifs en termes de flexibilité, de rapidité et de réduction des coûts. Toutefois, il est essentiel d'évaluer soigneusement le cas spécifique pour déterminer si cette technologie est la solution la plus appropriée, étant donné que dans certains cas, les méthodes traditionnelles peuvent être préférables[Note 1].
[Note 1] A. Additive manufacturing Sandeep Kranthi Kiran, Jagadeesh Babu Veluru, Sireesha Merum, A.V. Radhamani, Mukesh Doble, T. S. Sampath Kumar & Seeram Ramakrishna (2019) : technologies : un aperçu des défis et de la perspective de l'utilisation de l'électropulvérisation, Nanocomposites. DOI: https://doi.org/10.1080/20550324.2018.1558499
