Comparaison des technologies d'impression 3D métal

États-Unis Étude de cas de l'armée

Fabrication de filaments en métal fondu (extrusion de poudre liée)

Metal FFF est la technologie de fabrication additive métallique la plus accessible et la plus sûre sur le marché aujourd'hui.

Comment fonctionne Metal FFF

Ce processus utilise une charge d'alimentation en poudre liée fabriquée à partir de supports de moulage par injection de métal (poudre métallique liée ensemble dans des polymères cireux). Il utilise un système de déliantage et un four de frittage.

Metal FFF est un processus en trois étapes. Il utilise de la poudre liée et du frittage , un processus à haute énergie qui transforme entièrement des pièces imprimées en 3D à l'aide d'un support de poudre métallique en un métal solide :

Différentiateurs

• Abordabilité. La possession d'une imprimante FFF métal est un investissement nettement inférieur à posséder et à exploiter que d'autres imprimantes métal.

• Sécurité. Le filament d'imprimante 3D en métal composé de poudre liée est relativement sûr à utiliser, et les machines peuvent être utilisées efficacement avec une formation et un EPI minimes.
• Rendement de première partie élevé. Ceci est accompli en utilisant un processus de frittage en vrac, qui introduit moins de contraintes internes que le frittage sélectif.
• Grande disponibilité du matériel. À l'avenir, il existe un potentiel de compatibilité future encore plus large avec les États. Les types de métaux d'imprimantes 3D industrielles peuvent inclure des métaux exotiques et des alliages.

Considérations

• Non optimisé pour les pièces solides. En règle générale, les machines impriment des pièces avec un remplissage à cellules fermées. Alors que le métal FFF peut imprimer des pièces solides, cela peut entraîner une augmentation des temps d'impression ou limiter la variété de pièces pouvant être fabriquées.
• Pièces de forme proche du filet. Alors que les pièces peuvent être post-traitées pour atteindre des tolérances serrées si nécessaire, le processus FFF en métal imprime généralement des pièces de forme nette.

Perspectives actuelles

Metal FFF mûrit rapidement, les machines devenant toujours plus performantes et fiables. De nouvelles fonctionnalités élargissent continuellement la base d'applications. De nombreuses industries exploitent des applications de pointe avec le métal FFF.

Vue à long terme

À mesure que le métal FFF continue de mûrir, davantage de matériaux et de capacités continueront de diversifier les applications pour lesquelles la technologie peut être utilisée. Les imprimantes FFF en métal deviendront un incontournable dans les installations de fabrication en raison de leur prix abordable, de leur accessibilité et de leur polyvalence lors de l'impression 3D de pièces métalliques avec des conceptions complexes.

Lit de Poudre Fusion

Comment fonctionne la fusion sur lit de poudre

Un laser monté sur un portique trace le chemin d'une couche donnée, fusionnant avec précision la poudre métallique ensemble.

1. Un système de distribution de poudre pousse une nouvelle couche de poudre libre sur la pièce de formage.

2. Le laser fusionne la couche suivante et le processus se répète.

3. Après l'impression, les pièces sont dépoudrées et post-traitées selon les besoins.

Différentiateurs

• Peut imprimer des pièces spécialisées. Cela inclut les géométries ultra-complexes, les grandes pièces et les grandes pièces entièrement denses.
• Technologie mature. En conséquence, il existe un large choix de matériaux et plusieurs acteurs de l'industrie proposent un large choix de machines.

Considérations

• Prix. La fusion sur lit de poudre reste chère, et les étiquettes de prix des imprimantes 3D métalliques pour cette technologie sont généralement supérieures à 500 000 $ à acquérir et à installer.
• Opérations. Nécessite un opérateur qualifié pour fonctionner, un espace isolé important sur un étage de fabrication et des équipements de protection individuelle (EPI) coûteux et des modifications des installations. Ceux-ci augmentent le coût d'impression 3D métal.
• Composition sur des pièces raffinées. Les pièces métalliques complexes imprimées en 3D nécessiteront de nombreuses itérations pour obtenir une impression réussie et précise. Le processus génère des contraintes internes, qui peuvent entraîner des fissures et des déformations. Cependant, des pièces de haute qualité peuvent être imprimées une fois les paramètres d'impression et de conception définis.

Perspectives actuelles

La fusion sur lit de poudre reste le leader du marché dans l'industrie de l'impression 3D métal. Il existe un petit nombre d'acteurs de premier plan de l'industrie dotés de capacités avancées et une classe de nouveaux entrants qui tentent de remplir un créneau spécifique ou d'offrir une solution plus compétitive en termes de coûts. Les industries connues pour leurs applications ultraspécialisées et hautes performances ont ouvert la voie à l'adoption de la fusion sur lit de poudre, notamment dans l'aérospatiale, l'automobile et le médical.

Vue à long terme

On s'attend à ce qu'une adoption plus large conduira à des applications encore plus innovantes de la technologie de fusion sur lit de poudre. Au fur et à mesure que de plus en plus d'industries commenceront à tirer parti de cette technologie d'impression 3D en métal, des applications plus distinctes verront le jour. Une concurrence accrue aidera à conduire des machines plus accessibles.

Jet de liant

Le jet de liant utilise des liants polymères liquides spécialisés pour former des pièces en faisant adhérer le métal lâche ensemble. Ce processus crée des pièces légèrement liées qui peuvent être frittées par lots. Le jet de liant, qui est une technologie émergente, a un grand potentiel et est une technologie en développement à surveiller.

Comment ça marche

Le jet de liant utilise un processus en deux étapes, comprenant de la poudre libre et un frittage post-impression :

1. Au cours de ce processus d'impression 3D en métal, une tête d'impression de style jet d'encre dépose avec précision un liant spécialisé sur un lit de poudre métallique. Une fois chaque couche imprimée, la machine dépose plus de poudre sur le dessus de la même manière que la fusion sur lit de poudre, en répétant le processus d'impression et d'étalement jusqu'à ce que les pièces soient construites.
2. Les pièces fragiles sont d'abord soigneusement dépoudrées puis frittées, brûlant le liant et les fusionnant en pièces entièrement métalliques.

Différentiateurs

• Vitesses d'impression rapides. Le processus d'impression est extrêmement rapide et peut fabriquer de nombreuses pièces simultanément.
• Précision. Les têtes à jet d'encre précises se prêtent bien à la création de pièces complexes et de fonctions complexes.

Considérations

• Sécurité et manipulation. L'utilisation de poudre libre entraîne des problèmes de sécurité et de manipulation.
• Prix. Le coût d'acquisition minimum est d'au moins 300 000 $. Les prix peuvent aller jusqu'à 2 M$.
• Porosité partielle. Il n'a pas été prouvé que ce procédé possède des propriétés mécaniques fiables et reproductibles à grande échelle.
• Taille des pièces et contraintes de conception. On ignore encore beaucoup de choses sur la taille et la complexité des pièces que les machines à jet de liant peuvent produire efficacement.
• Durabilité des pièces vertes. Après l'impression, la résistance du métal imprimé en 3D est très faible, ce qui peut potentiellement avoir un impact sur le débit et les contraintes des pièces.
• Répétabilité. Si vous pouvez imprimer en 3D des pièces métalliques de manière précise et répétée avec cette technologie, c'est une question sans réponse.

Perspectives actuelles

Le jet de liant est encore une technologie en développement, avec seulement quelques fabricants dans l'espace. Alors que les principaux acteurs investissent dans la technologie, il n'y a pas beaucoup d'utilisateurs réels.

Vue à long terme

Certains analystes de l'industrie prédisent que le jet de liant pourrait être l'avenir de la production de masse lors de l'impression 3D de pièces fonctionnelles en métal. Cependant, ces projections dépendent de la capacité des fabricants à trouver des réponses aux questions techniques clés auxquelles est confronté le processus.

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