Qu'est-ce qui a mal tourné avec l'impression 3D et pourquoi n'y a-t-il plus de voix maintenant ?

Impression 3D était appelée la nouvelle technologie de révolution industrielle il y a de nombreuses années, alors pourquoi la voix à propos de l'impression 3D devient-elle plus silencieuse maintenant ? L'impression 3D est-elle vraiment une technologie qui peut mener la tendance industrielle ? Qu'est-ce qui empêche l'impression 3D de réaliser une production à grande échelle ?

Définition de l'impression 3D

L'impression 3D, également connue sous le nom de "fabrication additive “, est une technologie émergente de prototypage rapide. Contrairement aux processus de fabrication soustractifs traditionnels, l'impression 3D est une technologie dans laquelle les matériaux sont déposés ou collés couche par couche pour construire des objets tridimensionnels basés sur des fichiers de conception de données.

La technologie d'impression 3D au sens moderne est née aux États-Unis au milieu des années 1980. Charles Hull (fondateur de 3D Systems) et Scott Crump (fondateur de Stratasys) sont des pionniers de la technologie d'impression 3D.

À la fin des années 1980 et au début des années 1990, un groupe de petites et moyennes entreprises technologiques américaines, représentées par 3D Systems et DTM, ont successivement développé la stéréolithographie (SLA) , frittage laser sélectif (SLS) et modélisation du dépôt de fusible (FDM) . et d'autres itinéraires techniques traditionnels, après plus de 20 ans de précipitations et d'amélioration continue, il est devenu de plus en plus mature.

La plus grande différence entre l'impression 3D et la fabrication traditionnelle réside dans le processus de formation des produits. Dans la fabrication traditionnelle, l'ensemble du processus de fabrication doit généralement passer par le processus d'ouverture de moule, de moulage ou de forgeage, de découpe et d'assemblage de composants. L'impression 3D élimine le processus compliqué, pas de moule, moulage unique. Par conséquent, l'impression 3D peut surmonter certaines conceptions qui ne peuvent pas être réalisées dans la fabrication traditionnelle et créer des structures plus complexes.

Pourquoi l'impression 3D n'a-t-elle pas atteint la production de masse ?

La raison pour laquelle l'impression 3D ne peut pas atteindre une production à grande échelle est que les conditions d'une production à grande échelle ne sont pas encore disponibles. Et l'imprimante 3D est essentiellement une machine unique, c'est un moyen de la chaîne industrielle existante, pas un système d'intégration directe des capacités de fabrication.

En fait, il y a 20 ou 30 ans, la technologie d'impression 3D a permis de fabriquer des produits à partir de matériaux tels que la résine. Ces dernières années, la gamme de matériaux pouvant être traités par impression 3D s'est élargie aux matériaux métalliques (technologie de frittage laser) et a réorganisé avec succès les technologies de processus qui existaient il y a des décennies, telles que la combinaison de l'informatique, des faisceaux laser, etc. traitement de surface de produits ou de pièces et fabrication additive.

Mais en ce qui concerne le développement actuel, le développement de la technologie d'impression 3D repose sur l'amélioration continue de la qualité des composants clés tels que les lasers et les canons à électrons.

L'application de l'impression 3D dans l'industrie

Dans la fabrication industrielle, les principales applications des imprimantes 3D sont au nombre de deux.

1. Certaines pièces ou produits finis avec des structures complexes sont principalement des produits finis avec des exigences de précision élevées et des détails de processus, y compris de petites pièces et de gros composants.

Autrement dit, la plupart des technologies d'impression 3D peuvent dépasser les contraintes géométriques structurelles. Et donc, dans le traitement de composants à grande échelle de certaines structures, non seulement la difficulté du processus est réduite par rapport aux processus traditionnels, mais le coût est également réduit.

Par exemple, la soi-disant fabrication additive laser, traditionnellement, le cadre du fuselage du F-22 est constitué de pièces forgées en alliage de titane. Grâce à la technologie de superposition du LAM, il permet d'économiser 90% de matières premières très coûteuses, et ne nécessite pas de fabrication particulière. Pour les moules, le coût de traitement, qui équivalait à l'origine à 1 à 2 fois le coût des matériaux, ne nécessite plus que 10 % de l'original. On estime approximativement que le coût de traitement d'une structure complexe d'alliage de titane d'une tonne est d'environ 25 millions de yuans, et le coût du LAM n'est que bien inférieur à celui du processus traditionnel.

2. Produits d'urgence ou à fabrication rapide pour certaines industries.

Le plus simple est militaire, donnant à l'équipe de maintenance mécanique le soin de traiter certains produits finis sur site pour assurer la maintenance de la plateforme mécanique en situation d'urgence.

Dans la plupart des cas, après que les chars de combat terrestres et les véhicules blindés ont été endommagés, plus d'un certain pourcentage sont directement abandonnés pour des raisons de coût. L'impression 3D peut résoudre ces problèmes, bien sûr, pendant la marche, lorsque la logistique est serrée, sans parler de la production rapide de certaines fournitures.

Par exemple, la plus connue dans le domaine médical consiste à utiliser l'impression 3D pour imprimer des modèles de haute précision pour assister le traitement. Par exemple, Stratasys Solidoodle 2 peut être utilisé pour imprimer des modèles d'organes internes ou de tissus de patients afin d'aider à la formulation de plans chirurgicaux précis. Sans avoir besoin de membres externes compatibles avec les tissus biologiques, l'impression 3D médicale permet une personnalisation en profondeur.

Les dispositifs médicaux in vitro comprennent des modèles médicaux, des dispositifs médicaux tels que des prothèses, des prothèses auditives, des gabarits pour la chirurgie dentaire, etc. Selon les statistiques de l'organisation américaine Amputee Coalition, environ 2 millions de personnes aux États-Unis utilisent actuellement des prothèses imprimées en 3D.

Raisons pour lesquelles l'impression 3D ne peut pas évoluer

1. L'efficacité du modèle de production

L'efficacité du moulage intégré de monomères n'est certainement pas comparable à l'efficacité du « traitement de pièces classées + assemblage dans l'industrie », car ce dernier mobilise la capacité de production de l'ensemble du système de fabrication, et le traitement des produits semi-finis et le classement peut améliorer l'efficacité du processus. Au plus haut près, cela équivaut à la formation d'une chaîne de montage dans toute l'industrie.

Cependant, avec le moulage intégré du corps unique, le flux de travail est complètement fixe, et un tel effet industriel ne peut pas être formé, et le corps actuel de l'imprimante 3D ne peut pas supporter des charges à long terme et à haute intensité. De plus, le coût de maintenance et la difficulté de la production d'une seule machine sont bien plus élevés que le processus traditionnel consistant à répartir uniformément la chaîne industrielle.

2. Applicabilité des matériaux d'impression 3D

Le premier est le problème de processus causé par l'application du matériau.

Parce que des poudres métalliques spéciales doivent être fabriquées à l'avance; la densité des produits métalliques imprimés est faible, jusqu'à 98% de la densité des pièces moulées, et dans certains cas inférieure aux propriétés mécaniques des pièces forgées, bien sûr, dans certains composants, tels que les grands composants en alliage de titane (tels que le relativement chaud l'industrie aéronautique) peut répondre pleinement aux propriétés mécaniques, mais la situation globale est discutable ; certains produits imprimés ont une qualité de surface médiocre et une précision de 2 à 10 μm, ce qui nécessite un post-traitement tel que le meulage et le polissage ; Le matériau de support est difficile à retirer lors de l'impression 3D de pièces avec des surfaces courbes complexes.

3. Coût plus élevé que l'usinage CNC traditionnel

Bien sûr, ce coût est principalement dû au coût de maintenance de la seule machine fonctionnant à charge élevée pendant une longue période comme mentionné précédemment, ce qui entraîne le coût élevé de la production à grande échelle.

Il y a aussi le coût des matériaux. Le modèle de personnalisation approfondie du type de pièce n'est en fait pas un modèle de production à faible coût avec un large marché.

L'impression 3D va-t-elle également perturber la production ?

L'impression 3D ne peut pas devenir une méthode de production courante en raison de son incapacité à réaliser une production de masse. Mais cela ne signifie pas que l'impression 3D ne deviendra pas une meilleure partie du traitement et une nouvelle tendance dans le traitement des produits à l'avenir.

Le principal problème est maintenant que l'industrie actuelle de l'impression 3D doit localiser avec précision le type de marché et le public de ses produits, et promouvoir le marché au sein de l'industrie. La fabrication additive doit développer un nouveau monde dans son nouveau domaine. Autrement dit, les avantages et les concepts de la fabrication additive complète, en développant leurs propres applications et marchés propriétaires.