Impression 3D métal

Récemment, nous avons fait une démonstration de métalImpression 3D, et nous l'avons réalisé avec beaucoup de succès, alors qu'est-ce que le métalImpression 3DQuels sont ses avantages et ses inconvénients ?

L'impression 3D métal est une technologie de fabrication additive qui permet de créer des objets tridimensionnels en ajoutant des matériaux métalliques couche par couche. Voici une introduction détaillée à l'impression 3D métal :

Principe technique
Frittage sélectif par laser (SLS) : Utilisation de faisceaux laser à haute énergie pour fondre et fritter sélectivement des poudres métalliques. La poudre est chauffée à une température légèrement inférieure à son point de fusion, ce qui permet la formation de liaisons métallurgiques entre les particules de poudre, permettant ainsi la construction de l'objet couche par couche. Lors du processus d'impression, une couche uniforme de poudre métallique est d'abord déposée sur la plateforme d'impression, puis le faisceau laser la balaie selon la forme de la section de l'objet, ce qui permet à la poudre balayée de fondre et de se solidifier. Après l'impression d'une couche, la plateforme descend d'une certaine distance, puis une nouvelle couche de poudre est étalée. Le processus est répété jusqu'à l'impression complète de l'objet.
Fusion sélective par laser (SLM) : Similaire à la SLS, mais avec une énergie laser plus élevée, la poudre métallique peut être entièrement fondue pour former une structure plus dense. Une densité plus élevée et de meilleures propriétés mécaniques peuvent être obtenues. La résistance et la précision des pièces métalliques imprimées sont supérieures, proches, voire supérieures, à celles des pièces produites par le procédé de fabrication traditionnel. Cette technologie est adaptée à la fabrication de pièces pour l'aérospatiale, les équipements médicaux et d'autres secteurs exigeant une précision et des performances élevées.
Fusion par faisceau d'électrons (EBM) : Utilisation de faisceaux d'électrons comme source d'énergie pour fondre des poudres métalliques. Le faisceau d'électrons se caractérise par une densité énergétique élevée et une vitesse de balayage élevée, ce qui permet de fondre rapidement les poudres métalliques et d'améliorer l'efficacité d'impression. L'impression sous vide permet d'éviter la réaction des matériaux métalliques avec l'oxygène pendant le processus d'impression, ce qui est adapté à l'impression d'alliages de titane, d'alliages à base de nickel et d'autres matériaux métalliques sensibles à la teneur en oxygène, souvent utilisés dans l'aérospatiale, les équipements médicaux et d'autres secteurs haut de gamme.
Extrusion de matériaux métalliques (EM) : Procédé de fabrication par extrusion de matériaux, qui consiste à extruder le métal sous forme de soie ou de pâte à l'aide d'une tête d'extrusion, puis à le chauffer et le durcir simultanément pour obtenir un moulage par accumulation couche par couche. Comparé à la technologie de fusion laser, le coût d'investissement est plus faible, plus flexible et plus pratique, particulièrement adapté aux premiers développements en environnement bureautique et industriel.
Matériaux communs
Alliage de titane : présente les avantages d'une résistance élevée, d'une faible densité, d'une bonne résistance à la corrosion et d'une biocompatibilité, largement utilisé dans l'aérospatiale, les équipements médicaux, l'automobile et d'autres domaines, tels que les pales de moteurs d'avion, les articulations artificielles et la fabrication d'autres pièces.
Acier inoxydable : présente une bonne résistance à la corrosion, des propriétés mécaniques et des propriétés de traitement, un coût relativement faible, est l'un des matériaux couramment utilisés dans l'impression 3D métal, peut être utilisé pour fabriquer une variété de pièces mécaniques, d'outils, de dispositifs médicaux, etc.
Alliage d'aluminium : faible densité, haute résistance, bonne conductivité thermique, adapté à la fabrication de pièces avec des exigences de poids élevées, telles que le bloc-cylindres de moteur automobile, les pièces structurelles aérospatiales, etc.
Alliage à base de nickel : avec une excellente résistance aux hautes températures, à la corrosion et à l'oxydation, il est souvent utilisé dans la fabrication de composants à haute température tels que les moteurs d'avion et les turbines à gaz.
avantage
Haut degré de liberté de conception : la capacité à réaliser la fabrication de formes et de structures complexes, telles que des structures en treillis, des structures optimisées topologiquement, etc., qui sont difficiles ou impossibles à réaliser dans les processus de fabrication traditionnels, offre un plus grand espace d'innovation pour la conception de produits et peut produire des pièces plus légères et performantes.
Réduisez le nombre de pièces : plusieurs pièces peuvent être intégrées dans un tout, réduisant le processus de connexion et d'assemblage entre les pièces, améliorant l'efficacité de la production, réduisant les coûts, mais améliorant également la fiabilité et la stabilité du produit.
Prototypage rapide : il peut produire un prototype d'un produit en peu de temps, accélérer le cycle de développement du produit, réduire les coûts de recherche et développement et aider les entreprises à mettre leurs produits sur le marché plus rapidement.
Production personnalisée : selon les besoins individuels des clients, des produits uniques peuvent être fabriqués pour répondre aux exigences particulières de différents clients, adaptés aux implants médicaux, aux bijoux et à d'autres domaines personnalisés.
Limitation
Mauvaise qualité de surface : la rugosité de surface des pièces métalliques imprimées est relativement élevée et un post-traitement est nécessaire, tel que le meulage, le polissage, le sablage, etc., pour améliorer la finition de surface, augmentant ainsi le coût et le temps de production.
Défauts internes : il peut y avoir des défauts internes tels que des pores, des particules non fusionnées et une fusion incomplète pendant le processus d'impression, qui affectent les propriétés mécaniques des pièces, en particulier dans l'application de charges élevées et de charges cycliques, il est nécessaire de réduire l'apparition de défauts internes en optimisant les paramètres du processus d'impression et en adoptant des méthodes de post-traitement appropriées.
Limitations matérielles : Bien que les types de matériaux d'impression 3D métalliques disponibles augmentent, il existe encore certaines limitations matérielles par rapport aux méthodes de fabrication traditionnelles, et certains matériaux métalliques hautes performances sont plus difficiles à imprimer et leur coût est plus élevé.
Problèmes de coût : Le coût des équipements et matériaux d'impression 3D en métal est relativement élevé et la vitesse d'impression est lente, ce qui n'est pas aussi rentable que les processus de fabrication traditionnels pour la production à grande échelle, et convient actuellement principalement aux petits lots, à la production personnalisée et aux zones avec des exigences élevées en matière de performances et de qualité des produits.
Complexité technique : L'impression 3D métal implique des paramètres de processus et un contrôle de processus complexes, ce qui nécessite des opérateurs professionnels et un support technique, et nécessite un niveau technique élevé et une expérience des opérateurs.
Champ d'application
Aérospatiale : Utilisé pour fabriquer des pales de moteurs d'avion, des disques de turbine, des structures d'ailes, des pièces de satellites, etc., ce qui peut réduire le poids des pièces, améliorer l'efficacité énergétique, réduire les coûts de production et garantir les performances et la fiabilité élevées des pièces.
Automobile : Fabrication de blocs-cylindres de moteur automobile, de coques de transmission, de pièces structurelles légères, etc., pour obtenir une conception légère des automobiles, améliorer l'économie de carburant et les performances.
Médical : La production de dispositifs médicaux, d'articulations artificielles, d'orthèses dentaires, de dispositifs médicaux implantables, etc., en fonction des différences individuelles des patients, la fabrication personnalisée, améliore l'adéquation des dispositifs médicaux et les effets du traitement.
Fabrication de moules : La fabrication de moules d'injection, de moules de moulage sous pression, etc., raccourcit le cycle de fabrication des moules, réduit les coûts, améliore la précision et la complexité du moule.
Electronique : Fabrication de radiateurs, de coques, de circuits imprimés d'équipements électroniques, etc., pour réaliser une fabrication intégrée de structures complexes, améliorer les performances et l'effet de dissipation thermique des équipements électroniques.
Bijoux : Selon la créativité du créateur et les besoins des clients, une variété de bijoux uniques peuvent être fabriqués pour améliorer l'efficacité de la production et la personnalisation du produit.