Le processus de fabrication additive

Introduction

La fabrication additive (parfois appelée prototypage rapide ou impression 3D) est une méthode de fabrication dans laquelle des couches d'un matériau sont constituées pour créer un objet solide. Bien qu'il existe de nombreuses technologies d'impression 3D différentes, cet article se concentrera sur le processus général, de la conception à la pièce finale. Que la pièce finale soit un prototype rapide ou une pièce fonctionnelle finale, le processus général ne change pas.

Procédé de fabrication additive

1. CAO

La réalisation d'une maquette numérique est la première étape du processus de fabrication additive. La méthode la plus courante pour produire un modèle numérique est la conception assistée par ordinateur (CAO). Il existe une large gamme de programmes de CAO gratuits et professionnels compatibles avec la fabrication additive. La rétro-ingénierie peut également être utilisée pour générer un modèle numérique via la numérisation 3D.

Plusieurs considérations de conception doivent être évaluées lors de la conception pour la fabrication additive. Celles-ci se concentrent généralement sur les limitations de la géométrie des caractéristiques et les exigences de support ou de trou d'évacuation et varient selon la technologie.

2. Conversion STL et manipulation de fichiers

Une étape critique du processus de fabrication additive qui diffère de la méthodologie de fabrication traditionnelle est la nécessité de convertir un modèle CAO en un fichier STL (stéréolithographie). STL utilise des triangles (polygones) pour décrire les surfaces d'un objet. Un guide sur la façon de convertir un modèle CAO en un fichier STL peut être trouvé ici. Plusieurs limites de modèle doivent être prises en compte avant de convertir un modèle en fichier STL, notamment la taille physique, l'étanchéité et le nombre de polygones.

Une fois qu'un fichier STL a été généré, le fichier est importé dans un programme slicer. Ce programme prend le fichier STL et le convertit en code G. G-code est un langage de programmation à commande numérique (NC). Il est utilisé dans la fabrication assistée par ordinateur (FAO) pour contrôler les machines-outils automatisées (y compris les machines CNC et les imprimantes 3D). Le programme slicer permet également au concepteur de personnaliser les paramètres de construction, notamment le support, la hauteur de la couche et l'orientation de la pièce.

3. Impression

Les machines d'impression 3D comprennent souvent de nombreuses pièces petites et complexes, de sorte qu'un entretien et un étalonnage corrects sont essentiels pour produire des impressions précises. A ce stade, le matériel d'impression est également chargé dans l'imprimante. Les matières premières utilisées dans la fabrication additive ont souvent une durée de conservation limitée et nécessitent une manipulation soigneuse. Bien que certains processus offrent la possibilité de recycler les matériaux de construction excédentaires, une réutilisation répétée peut entraîner une réduction des propriétés des matériaux s'ils ne sont pas remplacés régulièrement.

La plupart des machines de fabrication additive n'ont pas besoin d'être surveillées après le début de l'impression. La machine suivra un processus automatisé et les problèmes ne surviennent généralement que lorsque la machine manque de matériel ou qu'il y a une erreur dans le logiciel. Une explication sur la façon dont chacune des différentes imprimantes de fabrication additive produit des pièces peut être trouvée ici.

4. Suppression des impressions

Pour certaines technologies de fabrication additive, la suppression de l'impression est aussi simple que de séparer la pièce imprimée de la plateforme de fabrication. Pour d'autres méthodes d'impression 3D plus industrielles, le retrait d'une impression est un processus hautement technique impliquant une extraction précise de l'impression alors qu'elle est encore enfermée dans le matériau de construction ou attachée à la plaque de construction. Ces méthodes nécessitent des procédures de retrait compliquées et des opérateurs de machines hautement qualifiés, ainsi que des équipements de sécurité et des environnements contrôlés.

5. Post-traitement

Les procédures de post-traitement varient à nouveau selon la technologie de l'imprimante. Le SLA nécessite qu'un composant durcisse sous UV avant la manipulation, les pièces métalliques doivent souvent être détendus dans un four tandis que les pièces FDM peuvent être manipulées immédiatement. Pour les technologies qui utilisent le support, celui-ci est également supprimé à l'étape de post-traitement. La plupart des matériaux d'impression 3D peuvent être poncés et d'autres techniques de post-traitement, notamment le culbutage, le nettoyage à l'air haute pression, le polissage et la coloration, sont mises en œuvre pour préparer une impression en vue de son utilisation finale.