5 idées fausses sur le coût de l'impression 3D métal

Chez Stratasys Direct Manufacturing, nos ingénieurs de projet reçoivent souvent la question :Qu'est-ce qui affecte les coûts des commandes de métal imprimé en 3D ? La taille et la géométrie des pièces affectent naturellement le prix, mais il existe d'autres détails qui peuvent modifier le coût des services d'impression 3D. Parfois, il existe des idées fausses sur la fabrication additive métallique (FA) qui peuvent décourager les concepteurs et les ingénieurs de poursuivre la technologie.

Nous avons décomposé cinq idées fausses sur ce qui affecte le prix des pièces métalliques additives et sur quoi se concentrer pour garantir des pièces rentables.

1. Conception pour le processus AM

La géométrie des pièces est souvent le facteur de coût le plus important dans un projet d'impression 3D. La conception détermine la taille, la complexité et la quantité de matériau nécessaire pour la pièce. La pratique d'ingénierie Design for Additive Manufacturing (DFAM) est utilisée par les ingénieurs pour simplifier et optimiser les produits pour la fabrication avec la technologie AM. Sans les contraintes traditionnelles et de fabrication, les conceptions complexes sont plus rentables avec la FA.

De plus, la géométrie d'une pièce imprimée en 3D influence le nombre de supports nécessaires, et la quantité de matériau de support utilisé pour fabriquer votre conception a un impact sur le prix. Les conceptions avec des angles autoportants (généralement autour de 45 degrés ou plus) utilisent moins de matériau de support et peuvent aider à réduire à la fois les dépenses matérielles et le temps de construction. Plus il y a de supports, plus le prix d'une pièce est élevé.

L'orientation des pièces joue également un rôle crucial dans le nombre de supports nécessaires. La réorientation peut réduire considérablement la quantité de matériau nécessaire pour les supports, réduisant ainsi les coûts. La détermination de l'orientation optimale est un équilibre entre le coût et l'intégrité d'une pièce; par exemple, construire horizontalement sur le plan XY pour réduire les coûts pourrait entraîner la perte de la définition des fonctionnalités, des supports piégés, et pire encore ; une pièce inutilisable car elle s'est déformée hors tolérance.

Lorsque vous concevez pour la FA, n'oubliez pas :

• Concevez pour la fonction avec l'impression 3D au lieu de vous soucier des contraintes d'outillage
• La complexité n'est pas le facteur de coût dans le processus additif
• Optimisez votre conception avec des angles autoportants (généralement autour de 45 degrés ou plus)
• Utiliser une forme de larme pour les passages internes afin d'éviter les supports
• Conception axée sur les performances et la consolidation des pièces pour réduire le nombre de composants d'assemblage requis pour la construction

En savoir plus sur DFAM en téléchargeant notre guide de conception pour DMLM »

2. Choisir votre matériau en alliage métallique

Un autre facteur de coût important est le matériau métallique AM que vous choisissez pour votre projet. De l'aluminium de qualité coulée aux métaux mécaniquement avancés comme l'alliage de nickel 718, il existe une gamme de matériaux pour répondre à une variété de besoins d'application. De nombreux métaux coûtent plus cher en raison de leurs propriétés de performance, telles que la résistance chimique, la biocompatibilité et la compatibilité avec l'oxygène liquide.

Il peut être tentant de choisir un superalliage ou un métal à haute résistance, mais si votre application n'est nécessaire que pour des tests d'ajustement ou de fonctionnement ou si la pièce ne sera utilisée que pour une seule opération, vous devriez envisager des matériaux plus rentables. Les métaux additifs tels que l'acier inoxydable 316L et l'aluminium AlSi10Mg sont parfaits pour les prototypes à moindre coût et offrent toujours de bonnes propriétés thermiques et une bonne résistance.

3. Équilibrer les volumes avec les coûts

Lorsque votre projet nécessite des volumes plus faibles (généralement 1 à 1 000), l'impression 3D est une bonne option de fabrication. Cela devient encore mieux adapté si chaque partie du projet est personnalisée. Un mélange élevé de pièces en raison de la sérialisation ou d'autres distinctions est plus rentable à fabriquer sans les contraintes de fabrication traditionnelles. Développer l'outillage ou les modèles pour un projet à faible volume avec personnalisation coûterait très cher.

Par exemple, le Dr Dana Piasecki et sa petite entreprise DanaMed™ ont développé un dispositif chirurgical unique appelé Pathfinder™ ACL Guide. L'outil est spécialement conçu pour correspondre à l'anatomie d'un genou avec six versions distinctes pour s'adapter à la taille du genou d'un patient et aux différences entre le genou droit et gauche. DanaMed a fabriqué les pièces avec DMLM en alliage de nickel 718, trouvant que l'impression 3D était environ 97 % moins chère par pièce par rapport au moulage à modèle perdu de la quantité d'outils souhaitée.

En savoir plus sur Pathfinder de DanaMed »

4. Opérations secondaires et post-traitement

Les post-processus utilisés pour répondre aux spécifications des clients sont essentiels à la production de pièces métalliques additives. Au fur et à mesure que de nouvelles applications et de nouveaux matériaux pour les métaux additifs sont développés, les capacités de post-traitement se sont également étendues pour prendre en charge les finitions souhaitées et les caractéristiques des composants critiques. Certains clients craignent que les pièces métalliques d'impression 3D soient faibles et nécessitent de nombreuses opérations secondaires pour le renforcement. Mais généralement, les pièces DMLM obtiennent d'excellents résultats avec des propriétés mécaniques supérieures aux composants de qualité coulée et des performances aux propriétés forgées.

Stratasys Direct propose des traitements thermiques, l'usinage, le recuit, ainsi que le grenaillage de base ou la finition à la machine, du tel que construit (250-350 μin RA) jusqu'au polissage miroir ou à une autre finition spécifiée. Ces opérations peuvent être nécessaires si vos pièces ont des exigences plus élevées, mais certains prototypes ou composants non structurels/porteurs peuvent ne pas nécessiter de processus secondaires. Il est préférable d'y accéder si un post-traitement est nécessaire ou si vous pouvez utiliser une pièce telle que construite afin de réduire les coûts globaux.

En savoir plus sur le post-traitement disponible pour les pièces DMLM »

5. Opérations d'inspection et d'assurance qualité

Les pièces fabriquées de manière additive peuvent faire l'objet d'un examen minutieux dans une entreprise qui commence à intégrer la FA dans le développement de ses produits. Pour apaiser les préoccupations internes, les concepteurs et les ingénieurs peuvent opter pour plus d'inspections et de qualifications que nécessaire. Une inspection à 100 % peut être nécessaire, mais l'utilisation d'un échantillonnage statistique et de facteurs critiques pour votre inspection peut souvent réduire les coûts associés aux fonctions de contrôle qualité.

L'inspection et la qualification peuvent être des opérations coûteuses, d'autant plus qu'elles rallongent le délai de réalisation du projet. Nous suggérons à chaque client d'évaluer le type d'opérations d'inspection dont vous avez besoin pour votre application. Bien que certaines inspections de qualité puissent être nécessaires en fonction des exigences de l'industrie et de l'application, toutes les inspections peuvent ne pas être nécessaires pour les prototypes plus petits et fonctionnels.

Lorsque vous êtes prêt à démarrer votre projet DMLM, gardez ces cinq éléments à l'esprit et consultez un ingénieur de projet pour garantir le meilleur équilibre entre les performances et les coûts des pièces.