Comment la fabrication additive et la fabrication traditionnelle sont des processus complémentaires

La fabrication additive, également connue sous le nom d'impression 3D, est le processus de création d'un produit à l'aide de scanners d'objets 3D ou d'un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO) pour déposer couche après couche de matériau dans des formes géométriques précises, contrairement aux processus de fabrication soustractifs traditionnels qui impliquent supprimer des couches d'un bloc de matériau pour construire une conception. Par exemple, couper une barre de métal en morceaux est un exemple très simple d'un processus de fabrication traditionnel. Cependant, avec la grande popularité de l'impression 3D et la disponibilité de métaux plus appropriés, les fabricants sont impatients d'appliquer les deux processus dans la chaîne de production. L'objectif est de combiner la fabrication additive et la fabrication traditionnelle comme un processus complémentaire pour offrir une finition parfaite du produit.

Ci-dessous, nous discutons des avantages de la fabrication additive et de la manière dont la fabrication additive et la fabrication traditionnelle peuvent être utilisées ensemble pour créer des produits de haute qualité.

La popularité croissante de la fabrication additive

De nombreux machinistes, fabricants et fabricants ont de plus en plus recours à la fabrication additive ces dernières années, car elle offre de nombreux avantages tels que moins de déchets de matériaux. Ici, nous détaillons certains de ces avantages plus en profondeur.

Idéal pour la conception rapide de prototypes et de pièces de rechange

L'évolution progressive de l'impression 3D a permis à de grands fabricants tels que Boeing, GE et Siemens de créer facilement des prototypes complexes. Siemens utilise la technologie de fabrication additive pour créer des pièces de rechange pour ses différents produits, réduisant le temps de réparation à 90 % dans certains cas. De plus, Siemens ne les imprime qu'au besoin, réduisant ainsi les coûts liés à la surproduction et à d'autres aspects logistiques.

Réduit les déchets de matériaux

Travailler avec un gros bloc de titane pour produire des composants aérospatiaux génère jusqu'à 90 % de déchets. À moins que les fabricants n'envisagent de recycler les restes, ils ajoutent simplement des coûts opérationnels supplémentaires en termes de gestion des déchets. La capacité intrinsèque de l'impression 3D à ajouter des matériaux couche par couche dans les formes précises requises réduit le gaspillage de matériaux souvent créé par les méthodes de fabrication soustractives qui nécessitent d'éliminer l'excès de matériau pour créer un design.

Réduit le temps de fabrication

Diverses pièces métalliques fabriquées à partir de procédés de fabrication additive coûtent moins cher car le temps nécessaire à la fabrication est considérablement réduit. Des formes complexes peuvent facilement être produites sans avoir à utiliser d'outils, de matrices ou de moules. Comme la pièce est imprimée en dehors d'une machine, la conception de structures complexes, telles que des treillis ou des nids d'abeilles, prend moins de temps.

Malgré de nombreux avantages technologiques, la fabrication additive ne peut pas complètement remplacer les techniques de fabrication conventionnelles. Une pièce réalisée par fabrication additive peut encore nécessiter un usinage pour faire ressortir l'état de surface souhaité. Ainsi, de nombreux fabricants envisagent un modèle hybride qui utilise les deux processus.

Modèle hybride :utilisation de la fabrication additive et de la fabrication traditionnelle comme processus complémentaire

La fabrication hybride est un processus qui combine l'usinage CNC et la fabrication additive, les fabricants utilisant la technologie d'impression 3D comme outil pour élargir leur champ de conception tout en s'appuyant sur les processus CNC traditionnels pour amener le produit souhaité sur la table.

Alors pourquoi est-il parfois nécessaire de combiner l'usinage additif et la fabrication traditionnelle comme un procédé complémentaire ? Bien que la fabrication additive puisse produire rapidement et facilement des formes géométriques complexes, elle offre moins de précision que l'usinage CNC, car les pièces produites par une imprimante 3D n'ont souvent qu'une forme presque nette. D'un autre côté, il est beaucoup plus difficile de créer des formes complexes avec les méthodes de fabrication traditionnelles, mais ces méthodes peuvent respecter des tolérances plus strictes et créer plus facilement la finition de surface souhaitée du produit.

Le tableau ci-dessous résume les avantages et les inconvénients des deux méthodes.

	Usinage CNC	Fabrication additive
Avantages	Répétable Précis Bon état de surface Haute productivité	Moins de déchets matériels Liberté géométrique Options matérielles
Inconvénients	Déchets de matériaux élevés	Long temps de cycle Mauvaise finition de surface

La fabrication hybride utilise le meilleur des deux procédés de fabrication et implique l'application séquentielle de procédés additifs et soustractifs. Par exemple, une méthode de fabrication additive telle que le dépôt d'énergie dirigée (DED), qui utilise un laser ou un faisceau d'électrons pour faire fondre les matériaux lorsqu'ils sont déposés sur une plate-forme de fabrication à travers une buse, peut être effectuée initialement pour créer la pièce. La pièce peut ensuite être usinée CNC pour obtenir la finition de surface et la tolérance souhaitées.

D'autres méthodes de fabrication additive populaires qui peuvent être combinées avec des processus de fabrication traditionnels incluent :

• Fusion sur lit de poudre : Un laser ou un faisceau d'électrons est utilisé pour faire fondre et fusionner des poudres de matériaux pour former une pièce 3D. Bien que ce processus soit similaire au DED, il diffère dans la façon dont il dépose le matériel.
• Jet de liant métallique : Particulièrement courant dans les applications à grand volume, un liant liquide est déposé sur de fines couches de poudre, se collant essentiellement pour créer un objet couche par couche.

Tous ces processus peuvent être effectués à l'aide d'une seule machine hybride, programmée et exploitée par un nombre limité de personnes à distance de sécurité. En mettant en œuvre la fabrication hybride à l'aide d'une seule machine, le produit ou la pièce peut être imprimé et usiné en une seule configuration, ce qui réduit les risques d'erreur.

Les autres avantages de l'utilisation d'une machine hybride sont les suivants :

• Moins d'investissements en équipement
• Des délais plus rapides
• Stockage d'inventaire moins nécessaire, gain d'espace au sol
• La possibilité d'usiner l'intérieur de la pièce au fur et à mesure de sa production, permettant un contrôle qualité supérieur

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