Imprimer du métal : un passage obligé pour produire des pièces complexes

L'impression de métal arrive à maturité. Les machines s'intègrent dans des unités de production, elles sont plus rapides, plus grandes, moins coûteuses. Comment profiter de ces opportunités ? Sirris peut vous aider.

2017-2018 ont été marquées par de nombreuses nouveautés dans le monde de l’additive manufacturing avec de nouveaux acteurs, de nouvelles technologies, matériaux et logiciels et de plus en plus d'utilisateurs. La période se caractérise par une maturation des technologies. L'impression de métal devient un passage obligé pour résoudre des problèmes de fabrication spécifiques et pour créer des produits finaux complexes.

Sirris suit de près ces développements. Voici quelques grandes tendances dans l'évolution des machines d'impression 3D de métal, avec quelques exemples.

1. Intégration dans les unités de production

Additive Industries (NL) propose MetalFab 1, un système entièrement automatique, composé d'un assemblage de modules (impression, traitement thermique, enlèvement…) entre lesquels un robot sur rail déplace les plaques de fabrication. Le bloc des lasers de fusion peut glisser vers une deuxième unité d'impression pendant les opérations de finition pour augmenter la productivité.

2. Des machines hybrides

Une manière de faciliter l'intégration de l'additive manufacturing en production est de réaliser le post-usinage des pièces sur la même machine. Les grands fabricants de machines-outils tels que Matsuura ou Sodick proposent depuis quelques années des équipements hydrides où fabrications additives et soustractives se combinent. Ces machines sont sans cesse plus efficaces.

3. Développement de tout un écosystème autour des machines

L'équipement d'additive manufacturing ne se limite plus à la seule imprimante.

La société AddUp, résultat d’un partenariat entre Michelin et Fives, propose une solution intégrée qui tient compte des aspects sécurité, hygiène et environnement de l'additive manufacturing. Sa machine de fabrication est embarquée dans un container compartimenté qui comprend des zones de recyclage de la poudre et d’enlèvement des pièces, une zone «vestiaire» pour éviter toute contamination vers l’extérieur et une unité de traitement de l'air.

Les fournisseurs de l'industrie manufacturière classique développent des équipements annexes pour compléter l'écosystème autour des imprimantes. Ainsi, Klaeger propose une scie à bande pour la séparation des pièces imprimées de leur plaque de fabrication. Solukon commercialise un système de boite à gants pour le dépoudrage des pièces en sortie SLS (Selective Laser Sintering).

Assonic vend un reconditionneur pour filtrer les poudres à recycler et les mélanger avec des matières fraîches dans les proportions voulues.
Seivgen produit un système autonome et rapide de filtration de poudre.

4. Des machines à lit de poudre plus rapides et plus grandes

Les procédés de fusion en lit de poudre (EOS, SLM Solutions, Concept Laser (racheté par GE), Renishaw, 3D Systems, …) connaissent d'importantes évolutions. La taille des machines augmente (jusqu’à 800 mm en longueur de plaque), les vitesses de travail également. Et surtout, les systèmes de monitoring sont de plus en plus fréquents. Ils consistent le plus souvent à mesurer le rayonnement du bain ainsi que la puissance laser effectivement délivrée. Jusqu'ici, ils ne vont pas jusqu’à corriger en temps réel les paramètres machines mais sont plutôt des moyens pour assurer la qualité des pièces produites en garantissant des conditions de fabrication constantes.

5. Des procédés alternatifs, moins coûteux

En dehors des procédés de fusion en lit de poudre, d'autres techniques se développent ou se professionnalisent. Elles visent toutes à réduire le coût des pièces imprimées de manière à rendre l'additive manufacturing accessible à un plus grand nombre d'applications.

Le cold spray

Le cold spray, procédé bien connu en coating 2D et qui repose sur l'accélération d'un gaz à des vitesses supersoniques dans une buse, fait une percée dans le 3D. Spee3D (AU), par exemple, a développé une technologie de cold spray montée sur un bras robot qui permet de faire des pièces en aluminium ou en cuivre avec un débit matière jusqu’à 100 g/min.

Le jetting

Des techniques de jetting variées permettent de s'affranchir de lasers coûteux et de gagner en finesse de détail. La société israélienne XJet par exemple, projette une suspension de nanoparticules métalliques en suspension dans un liquide. L'évaporation de ce liquide suivie d'un frittage au four donne aux pièces leur cohésion finale.

Digital Metal, du groupe Höganäs, qui utilise depuis quelques années un système de binder jetting pour produire de petits composants de précision en sous-traitance propose maintenant sa machine à la vente. Le frittage se fait en post-production.

Desktop Metal Production est basée également sur une projection de liant, mais le procédé de "Single Pass Jetting" qui intègre plusieurs fonctions en un seul passage du chariot serait 100 x plus rapide et 20 x moins cher que les systèmes équivalents sur le marché. Le frittage se fait également en post-production.

D’autres technologies, comme celle de ECN, fusionnent les particules avec un laser juste après évaporation du liquide, pour éviter les inconvénients du frittage.

L'extrusion

La Desktop Metal Studio est une imprimante compacte qui repose sur une technologie d'extrusion de fil composé d'un liant et d'une poudre métallique appelée Bound Metal Deposition (BMD). Pour permettre un enlèvement aisé des supports, un procédé spécifique consiste à imprimer entre la pièce et le support une couche d'interface pour inhiber la liaison entre les deux au moment du frittage. Celui-ci se réalise dans un four qui combine cartouches chauffantes et micro-ondes.

Markforged utilise également un procédé d'extrusion d'un fil chargé de métal dans sa machine Metal X pour fabriquer après frittage des pièces métalliques dans de nombreux alliages.

C'est le principe choisi aussi par AIM3D et 3D-Figo, mais qui partent non pas d'un filament mais directement de granulés pour MIM (Metal Injection Molding).

6. Et Sirris ?

Au vu de la diversité croissante des techniques et équipements, il devient difficile de rester au courant des dernières avancées dans le domaine de l'additive manufacturing.

Sirris explore ce monde depuis 1990, en captant les informations qui circulent, en les traitant et les filtrant et en les diffusant. Ainsi, vous pouvez trouver des détails sur les technologies et les évolutions décrites ci-dessus sur notre portail de veille Techniline.

Mais aussi, grâce à ses nombreux équipements diversifiés sur toute la chaine de production, ses projets avec des partenaires européens de tous horizons technologiques, ses investissements réguliers dans de nouveaux matériels, Sirris peut tester et mettre au point des procédés, des produits et des business models.

Quel que soit votre projet, vous trouverez chez Sirris un expert qui pourra vous conseiller objectivement et de manière neutre et vous aider à monter votre projet.