Optimisation du flux dans les machines grâce à l’impression 3D

Comme de nombreux produits, les machines doivent être toujours plus performantes, mais aussi plus compactes. Si ces deux challenges ne sont pas faciles à rapprocher, ils font souvent partie de l’objectif du concept des machines de prochaine génération. L’impression 3D peut représenter la solution grâce à la liberté de mise en forme offerte par cette technologie de production, qui ne fabrique par ailleurs que ce qui est nécessaire.

Échangeurs thermiques

La mise au point de nouvelles générations d'échangeurs thermiques est un exemple récurrent de concomitance de ces deux challenges. Il faut toujours dissiper plus de chaleur avec un espace le plus compact possible.

L’échangeur thermique mis au point par Sirris en collaboration avec TNO est un bel exemple. En recourant à la fabrication additive, le poids et le volume ont été divisés par 10. La performance est ici restée équivalente, mais la chute de pression dans l’échangeur thermique a été réduite de 90%. Avec moins d’effort et un échangeur thermique très compact, il est donc possible d’échanger autant de chaleur.

Autre exemple récurrent de l’utilisation de l’impression 3D : la production d’inserts de moules refroidis. Ces inserts, qui peuvent avoir des canaux de refroidissement le long du hotspot ou de l’empreinte à refroidir, sont souvent bien moins complexes et même plus compacts que lorsqu’on travaille par forage et obturation.

Prenons l’exemple du cas mis au point par Quadrant avec Sirris. Le remplacement des quatre inserts dans le moule d’injection a réduit le temps de cycle de 50 à 28 secondes (gain de 43%), avec maintien des tolérances dimensionnelles et de la qualité. La température de matrice a aussi sensiblement baissé, passant d’environ 80 à 40 °C.


Cas Quadrant : passage d’un canal de refroidissement conventionnel à un canal imprimé en 3D dans l’insert du moule

Buses de pulvérisation

L’impression 3D de buses de pulvérisation est une troisième application conjuguant performances et compacité. Ici, on utilise souvent le ‘design-as-one-concept’, impliquant la reconception d’assemblages complexes en une seule partie. Le canal de la buse est repensé pour avoir une forme optimale pour sa fonction et le nombre de composants est fortement réduit. La buse mise au point et produite par Melotte pour le compte d’Innogrind constitue un bel exemple. La géométrie/forme des canaux de refroidissement (1,5 mm de diamètre) a été optimisée pour le processus. En matière de coût, c'est également la méthode de fabrication la plus intéressante.


Titanium Nozzle imprimée par Melotte pour le compte d’Innogrind

Blocs de soupapes

Quatrième application : l’impression de blocs de soupapes (‘valve blocks'). La conception et la production ont été simplifiées, car un seul canal est utilisé pour chaque liaison et il ne faut plus combiner forage et obturation. Grâce aux canaux fluides, la chute de pression à chaque passage à travers le bloc de soupapes baisse, entraînant une baisse de la consommation énergétique dans l'application et des pompes aux dimensions moins imposantes.
L’illustration suivante est un bel exemple : d’un bloc de soupapes complexe avec plus de 100 trous, on est passé à un bloc imprimé en 3D.




Vous voulez en savoir plus sur le (re)design pour AM ? Inscrivez-vous ici et recevez notre e-book 'Design for additive manufacturing : a feasible methodology' dans votre mailbox.