Imprimante 3D à fibre continue 6 axes d'Electroimpact, une partie de la future cellule de fabrication multifonctionnelle

Electroimpact (, Wash., États-Unis) a intégré un processus de placement automatisé de fibres thermoplastiques (AFP) consolidé hors autoclave (OOA) et un processus d'impression 3D avancé de fabrication de filaments fondus (FFF) dans un additif robotique composite évolutif unifié Système de fabrication (SCRAM). SCRAM est une véritable imprimante 3D industrielle continue renforcée de fibres à 6 axes, qui permet la fabrication rapide et sans outil de structures composites intégrées de qualité aérospatiale. Des thermoplastiques hautes performances combinés à un pourcentage élevé de renfort en fibres continues sont utilisés pour produire des pièces aux propriétés matérielles exceptionnelles jusqu'alors inconnues dans le monde de la fabrication additive. Electroimpact affirme que cette technologie n'a pas d'égal dans l'industrie.

Impression « True 3D »

La plupart des procédés d'impression 3D sont décrits avec précision comme une impression « 2.5D », car le matériau est déposé successivement en tranches plates, qui sont ensuite empilées pour former un objet 3D. Le processus SCRAM, cependant, peut être considéré comme une impression « véritable 3D » car des couches de thermoplastique continu renforcé de fibres peuvent prendre la forme de contours complexes, tels que des surfaces aérodynamiques et des conduits pour l'écoulement des fluides. De plus, comme il s'agit d'un processus à 6 axes, l'orientation des fibres dans chaque couche peut être adaptée à l'application spécifique pour fournir une répartition optimale de la résistance et de la rigidité dans toute la pièce, un peu comme un système AFP conventionnel.

Outillage imprimé à la demande

Chaque cellule SCRAM est équipée non seulement d'un système d'impression thermoplastique renforcé - une AFP réduite et plus agile avec consolidation in-situ (ISC) - mais également d'un système de fabrication d'outils rapide basé sur un processus d'impression FFF avancé. Le drapage de fibres automatisé conventionnel nécessite un investissement substantiel dans un outillage dur qui est rigide, coûteux et nécessite de longs délais. En revanche, SCRAM peut simplement imprimer l'outil de support à la demande, à partir d'une simple plaque plane. Plus tard, une fois l'impression de la pièce terminée, le matériau de l'outil est dissous, ce qui permet des itérations de conception rapides. Il permet également de créer des géométries de pièces telles que des canaux internes difficiles ou impossibles à produire par des moyens conventionnels.

Système multi-matériaux

En plus du procédé d'impression thermoplastique renforcé de fibres en continu (AFP ISC) et du procédé d'impression d'outils de support FFF, les cellules SCRAM sont également équipées d'une buse FFF optimisée pour le dépôt de matériau thermoplastique renforcé de fibre courte ou « hachée ». Un système de chauffage laser exclusif est intégré, produisant des liaisons exceptionnellement fortes entre les couches. Ce processus est idéal pour les situations où la pose de fibres continues est géométriquement impossible ou n'a pas de sens.

Comme le processus de fibre continue, il s'agit d'un processus d'impression « vrai 3D » où les couches ne sont pas contraintes à un empilement de plans. Des géométries complexes telles que le noyau à densité variable et d'autres structures internes peuvent être imprimées directement sur des couches continues renforcées de fibres avec une courbure très variable. Si vous le souhaitez, des couches continues renforcées de fibres peuvent ensuite être déposées sur le dessus de la structure de noyau renforcée de fibres coupées, formant une peau supérieure. Exemples de matériel :

• Les thermoplastiques de la famille des PAEK (polyarylkétones) (PEEK, PEKK, etc.)
• Nylons et autres thermoplastiques basse température (PA12, ABS, etc.)
• Thermoplastiques hydrosolubles
• Fibre de carbone
• Fibre de verre
• Fibre de bore.

Configuration des cellules SCRAM

Le système SCRAM d'Electroimpact utilise un contrôleur CNC Siemens 840D et un robot à 6 axes avec son package Accurate Robot breveté, comprenant un 6e axe de robot continu pour le passage des services publics avec une rotation illimitée. L'interface de changement d'outil permet aux effecteurs finaux d'être ramassés et déposés de manière transparente, y compris un effecteur final de dépôt multi-matériaux.

La cellule comprend une plate-forme de construction chauffée avec plaque chauffante rotative et est logée dans une chambre de construction chauffée pour contrôler la dilatation et le retrait thermiques. SCRAM est également livré en standard avec un coupon et un support d'étalonnage, une suite logicielle de programmation de pièces CAM et une formation pour les opérateurs, les mécaniciens et les programmeurs.

Les fonctionnalités optionnelles incluent :

• Effecteur terminal d'extrusion de granulés de plastique à haut débit, pour déposer rapidement de gros outils de support à partir d'une matière première peu coûteuse ;
• Effecteur d'usinage soustractif, pour le rognage des pièces et le conditionnement des surfaces des outils de support pour une finition et une précision optimales ;
• Système d'outils de support partiellement réutilisable incorporant une couche sacrificielle soluble dans l'eau pour les petites séries.

À propos d'Electroimpact

Electroimpact est un fournisseur expérimenté d'automatisation de fabrication et d'outillage pour l'industrie aérospatiale. L'entreprise est un paradis pour les ingénieurs, qui sont verticalement responsables de tous les travaux, du concept à l'acceptation par le client avec un minimum de bureaucratie. Leurs projets comprennent des systèmes d'assemblage automatisés complets pour les ailes d'avions commerciaux, des systèmes AFP (placement automatisé de fibres), des machines de forage et de fixation robotisées de haute précision, des riveteuses pour l'assemblage de panneaux d'aile et de fuselage, ainsi que des équipements de manutention d'engins spatiaux et de satellites.