Exploiter la fabrication hybride avec les technologies additives et soustractives métalliques

La fabrication soustractive traditionnelle est une approche fiable depuis des années, mais les développements de la fabrication additive ont attiré l'attention sur sa faisabilité en tant que solution évolutive, en particulier pour la personnalisation, la géométrie complexe et la production en petits lots. La fabrication hybride intègre à la fois des techniques additives et soustractives, en particulier des additifs métalliques, offrant une autre solution de fabrication flexible mais précise. Les avantages de la fabrication hybride incluent :

• Qualité de surface supérieure
• Résistance supérieure
• Économies de coûts par rapport aux méthodes traditionnelles
• Approches personnalisables pour chaque produit
• Fixation améliorée

L'avantage hybride

La première étape de la fabrication hybride est la fabrication additive de la forme principale du composant, qui doit inclure la géométrie finale et peut inclure des fonctionnalités supplémentaires à utiliser ultérieurement dans le processus de fabrication soustractive pour le serrage ou la localisation. En outre, certaines fonctionnalités telles que les trous peuvent nécessiter l'ajout de matériau pour tenir compte de la déformation pendant le processus d'additif métallique.

Nous formons notre produit de base à partir de la fusion de métaux ou de polymères dans la fabrication additive. Ceux-ci sont fondus selon deux méthodes courantes : 

• Fusion laser sélective ou frittage laser direct des métaux (SLM ou DLMS)
• Fusion par faisceau d'électrons (EBM)

Selon les chercheurs de l'Université de technologie de Poméranie occidentale, le SLM et le DLMS offrent la plus grande flexibilité avec les composants métalliques. Ces méthodes permettent aux fabricants de créer de nombreuses géométries complexes, même à grande échelle. Les produits compliqués ont souvent des formes asymétriques uniques avec des bords incurvés. Plus nous introduisons de style de conception, plus le risque d'apparition d'imperfections pendant la fabrication est grand.

Créer de meilleurs composants

Pour autant que l'impression 3D soit arrivée, le processus n'est pas parfait. La fabrication hybride nous permet de fabriquer des produits aux dimensions précises qui, autrement, n'auraient pas été fabriqués avec des tolérances aussi strictes. L'usinage, ou fabrication soustractive, corrige ces aspérités et obtient le tout dans la tolérance requise. Le contrôle de la qualité est essentiel pour un montage, une fonctionnalité et une sécurité appropriés dans certaines applications, en particulier les véhicules et les avions.

Dans de nombreux cas, les processus additif et soustractif se produisent sur deux machines distinctes. La machine à additif métallique construira la pièce, puis un ingénieur la retirera, l'inspectera pour sa qualité et s'assurera que toute déformation est acceptable.

Cependant, certaines fabrications hybrides ont lieu sur une seule machine. Des têtes de dépôt laser de métal (LMD) et de dépôt direct de métal (DMD) sont couramment ajoutées aux machines de découpe de métal. Ces additifs sont idéaux pour corriger les imperfections ou rajeunir les pièces existantes, car du matériau peut être ajouté aux points problématiques, puis usiné à la forme finale.

Inconvénients de la fabrication hybride

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Les poudres métalliques et les substances apparentées sont les piliers de la fabrication hybride, et celles-ci présentent certains risques pour la sécurité, notamment une inflammabilité élevée dans certaines conditions. De plus, ce sont des agents cancérigènes qui présentent des risques à long terme pour les travailleurs non protégés. Les fabricants doivent tenir compte de ces risques et se conformer à des règles de sécurité strictes lorsqu'ils adoptent une technologie d'additifs à base de poudre.

Les coûts de démarrage (ou de transition) sont également élevés. La fabrication additive métallique nécessite des machines hautement spécialisées. Les problèmes de sécurité tels que les problèmes d'inflammabilité et d'exposition mentionnés ci-dessus dictent également que des installations spéciales sont nécessaires pour assurer la sécurité des travailleurs. Le développement des installations est également coûteux. Toutes les entreprises ne peuvent pas investir massivement dans la fabrication hybride en raison de ces barrières logistiques.

Qu'en est-il du logiciel ?

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La fabrication hybride commence par la phase de conception et le logiciel CAD/CAM joue un rôle important. Les ingénieurs doivent expérimenter avec les matériaux, les géométries, les dimensions, etc. lors de la création de composants fiables. Il existe également des considérations de conception pour les processus additifs et soustractifs que les ingénieurs ont besoin d'un logiciel de CAO pour explorer. De plus, la simulation FEA nous permet d'analyser les performances des conceptions après la production. Des outils comme Fusion 360 excellent dans ces domaines. Mieux encore, la collaboration à distance est intégrée à ce logiciel pour faciliter la collaboration à distance, qu'il s'agisse de l'équipe, des machines ou des installations complètes éloignées.

La fabrication hybride est très prometteuse et a le potentiel de rassembler des équipes distribuées. Bien qu'elle ne convienne pas à tous les projets, la fabrication hybride rassemble le meilleur de la fabrication additive et soustractive, créant de nouveaux défis et offrant de nouvelles opportunités.

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