Constraint Additive Manufactoring

Panorama non exhaustif des équipementiers de la fabrication additive par technologies proposées

La fabrication additive ou impression 3D industrielle  consiste à fabriquer par ajout de matière, un objet réel à partir d’un objet numérique virtuel issu de logiciels de CAO. Elle est de plus en plus utilisée dans l’industrie que ce soit pour  le prototypage rapide ou pour la production de petites séries de pièces  dans les différents secteurs professionnels comme le médical (prothèses, implants dentaires,...), l'aéronautique, ou l’ensemble des industries de précision.  

Industrial 3D Printing

Une grande variété de matériaux (métaux, polymères, céramique, ...) peuvent être déposés couche par couche, en utilisant différents procédés de mise en forme de la matière : par fusion, frittage, polymérisation, etc…. La norme ISO 17296-2:2015 a répertorié sept classes de procédés différents pour la fabrication additive.

Certains de ces procédés nécessitent d’avoir recours à un gaz industriel, ou un mélange de gaz à partir d’Argon, Azote, Hélium, ou encore toute la gamme standard des gaz de soudage. Ces gaz sont choisis pour assurer une ou plusieurs fonction parmi :

  • La sécurité (afin d’éviter le risque d’inflammation des poudres), 
  • La protection à haute température contre les effets oxydants de l’humidité et l’oxygène de l’air, pour tous les procédés laser, plasma arc, mais aussi pour l’opération de frittage des poudres métalliques
  • Le résultat et la qualité, ou la reproductibilité
  • Le refroidissement, en rapport avec l’accumulation de chaleur de certains procédés.

Imprimantes pour procédés d’impression 3D

Quatre imprimantes appartiennent à la catégorie des procédés d’impression 3D potentiellement utilisateurs de gaz industriels : 

  1. La fusion sur lit de poudre - Powder bed fusion - (DMLS, SLS, SLM, MJF, DMP ) regroupe les imprimantes qui utilisent un laser (polymères et métaux) ou un faisceau d’électron EBM (métaux). 
  2. L’extrusion de matière (FDM)
    Le plus connu des procédés de fabrication additive, permet de fabriquer des pièces à partir de thermoplastiques, ou de composites, PEEK ou PEI, et aussi maintenant à partir de mélange poudre associé à un liant (procédé dérivé du moulage par injection MIM).
  3. La projection de liant: Ces imprimantes sont basées sur la projection d'un liant sur une couche de poudre (polymère - MJP,  ou métallique - Binder Metal jetting). Ce liant est polymérisé couche par couche. Pour le cas des poudres métalliques, au sortir de l’étape d’impression, les pièces appelées “Crus” ou “Verts” sont encore très fragiles. Elles ont la consistance du chocolat, et doivent pour obtenir leur durcissement complet, subir une étape de déliantage et de frittage réalisée dans un four adapté.
  4. Le dépôt de matière sous flux d’énergie dirigé
    Différentes technologies basées sur une source laser, plasma, arc,etc ... 

Parmi les autres procédés d’impression 3D pour lesquels il n’y a pas de demande de gaz, on retrouve les 3 procédés suivants:

  • La photopolymérisation - ou stéréolithographie  SLA - Inventée par Chuck Hull. Ces imprimantes polymérisent un matériau polymère photosensible liquide dans une cuve. L’opération effectuée successivement  couche par couche permet d’obtenir la pièce finale. 
    Parmi les principaux équipementiers on peut citer: STRATASYS, 3D SYSTEMS, ... 
  • La projection de matière polymère
  • La strato-conception qui consiste à réaliser des empilages collés complets, de couches de matériaux (applications: bois, polymères,...).

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Quels secteurs utilisent le plus souvent la technologie 3d ?

Quel est le rôle du gaz dans la fabrication additive ?

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