Impression 3D par frittage laser direct de métal (DMLS) :présentation de la technologie

Le frittage laser direct de métal (DMLS) appartient à la catégorie de fusion sur lit de poudre (PBF) de l'impression 3D et est similaire à la technologie SLS. Dans DMLS, cependant, des poudres métalliques sont utilisées à la place des poudres plastiques pour créer des pièces métalliques qui peuvent être utilisées à la fois pour des prototypes fonctionnels et des pièces de production.

La technologie de frittage laser direct de métal est similaire à la technologie de fusion laser sélective (SLM), mais la différence entre les deux processus est la température utilisée pour la fusion de poudre métallique. SLM, comme son nom l'indique, chauffe la poudre métallique jusqu'à ce qu'elle fonde complètement dans un liquide. Le DMLS ne fait pas fondre la poudre métallique mais les frittes chauffent suffisamment les particules pour que leurs surfaces se soudent. Quoi qu'il en soit, les deux termes (SLM et DMLS) sont souvent utilisés de manière interchangeable dans l'industrie de l'impression 3D.

Comment fonctionne DMLS ?

Le processus de frittage laser direct de métal comprend six étapes de base :

• Étape 1 – Le processus DMLS commence par découper les données du fichier CAO de conception 3D en couches uniques extrêmement fines, générant un modèle 2D pour chaque couche
• Étape 2 – La machine utilise un laser optique de haute puissance, à l'intérieur de la zone de chambre de construction qui contient du gaz inerte
• Étape 3 - Il y a une plate-forme de distribution de matériau et une plate-forme de construction avec un rouleau utilisé pour déplacer la nouvelle poudre sur la plate-forme de construction couche par couche
• Étape 4 - Lors de la pose de la poudre sur la plate-forme de fabrication, le laser commence son chemin pour cette couche, frittant sélectivement la poudre en un solide. La séquence d'ajout de couche de poudre et de frittage se poursuit jusqu'à ce que toute la pièce soit terminée
• Étape 5 – Après refroidissement, la poudre métallique libre environnante est retirée de l'imprimante. Les étapes finales incluent la suppression de la structure de support et d'autres post-processus
• Étape 6 – Les pièces DMLS peuvent être traitées comme des pièces métalliques produites par le travail conventionnel des métaux pour un traitement ultérieur. Cela peut inclure l'usinage, le traitement thermique ou la finition de surface.

Matériaux pour l'impression 3D DMLS

Parmi les matériaux les plus couramment utilisés pour le DMLS, Xometry propose :

• Aluminium :tel que AlSiMG
• Acier :tel que l'acier à outils MS1, l'acier inoxydable 17-4, l'acier inoxydable 316L
• Inconel :tel que l'Inconel 718

Avantages de la technologie DMLS

En ce qui concerne DMLS, voici les facteurs les plus importants qui le rendent autonome :

DMLS permet des conceptions complexes

L'un des principaux avantages du DMLS est la possibilité de fabriquer des pièces qui ne peuvent pas être ou sont trop chères pour être fabriquées à l'aide de techniques de fabrication traditionnelles. Le plein potentiel du DMLS est visible lorsque les ingénieurs conçoivent des pièces aux géométries complexes, telles que des fonctions de fixation intégrées, des canaux longs et étroits ou des structures maillées. DMLS facilite les assemblages tout-en-un qui réduisent le nombre de pièces, le temps d'assemblage et le taux d'échecs en combinant plusieurs pièces en une seule conception.

Délai d'exécution rapide

Le processus conventionnel normal nécessite beaucoup de temps pour configurer l'outil avant la fabrication, ce qui implique des gabarits et des montages, tandis que, dans DMLS, la pièce peut être imprimée à la demande sans aucune montée en puissance ni outillage, ce qui réduit les délais par rapport à l'usinage CNC. . La combinaison du délai d'exécution réduit et du processus de prototypage efficace réduit le délai d'exécution. C'est l'un des plus grands avantages du DMLS.

DMLS utilise des composants légers et durables

Les pièces fabriquées à partir de superalliages comme l'Inconel 718, l'AlSi10Mg et le cobalt-chrome sont connues pour être légères par rapport à leurs homologues usinées de manière conventionnelle. Par exemple, les célèbres injecteurs de carburant imprimés en 3D de GE pour sa famille de moteurs LEAP étaient autrefois fabriqués à partir de 20 pièces distinctes provenant de fournisseurs indépendants, mais l'utilisation du frittage laser direct de métal (DMLS) a donné un composant monobloc qui est 25 % plus léger. et cinq fois plus résistant que les pièces d'origine.

DMLS permet moins de gaspillage

Les poudres métalliques non touchées par le laser peuvent être recyclées et réutilisées. Le recyclage des poudres se traduit également par des prix réduits. Les déchets produits sont nettement inférieurs à ceux d'un processus conventionnel comme la CNC où beaucoup de déchets sont générés sous la forme de copeaux qui sont produits à la suite de l'usinage d'un métal selon une conception requise à partir d'un bloc de métal et qui sont très difficiles à recycler. .

Considérations sur la technologie DMLS

Outre les avantages du DMLS, il y a quelques considérations. Le plus grand concurrent de DMLS serait les technologies d'usinage traditionnelles comme la CNC.

DMLS a besoin de structures de soutien

Étant donné que le DMLS appartient à la catégorie de la fusion à base de poudre, les structures de support sont inévitables et doivent être supprimées à la fin à l'aide d'un post-traitement. Lors du post-traitement, la pièce imprimée en métal est traitée comme une pièce en métal brut fabriquée de manière conventionnelle, ce qui signifie que la pièce fabriquée par DMLS n'est pas prête à l'emploi et nécessite quelques travaux.

Les pièces DMLS ont une finition de surface granuleuse

Les surfaces imprimées DMLS ne seront pas aussi lisses que les surfaces avec usinage CNC, et il ne sera pas aussi facile de produire les textures de surface souhaitées. Si un post-traitement doit être effectué pour améliorer la finition et améliorer l'esthétique, le coût augmente également en conséquence.

Production en série coûteuse de pièces DMLS

La production de masse est toujours un facteur décisif dans les industries et c'est là que le DMLS est à la traîne par rapport aux techniques traditionnelles et la vitesse à laquelle une imprimante 3D peut assembler un objet ne correspond pas à la chaîne de montage conventionnelle. Par conséquent, DMLS est principalement recommandé pour une unité à un petit lot.

Sélection de matériaux limitée

Généralement, pour l'impression 3D métal, la sélection de matériaux est moindre, ce qui peut être un facteur limitant lorsque des matériaux spécifiques sont nécessaires pour la pièce requise et doivent être pris en considération lors du choix des propriétés techniques que vous souhaitez que votre produit ait.

Volume de construction limité

Lorsqu'une grande taille de pièce est requise, il est toujours préférable d'opter pour l'usinage CNC. Par exemple, la taille de pièce standard recommandée avec DMLS est jusqu'à 250 x 250 x 325 mm et pour l'usinage CNC, elle est jusqu'à 2000 x 800 x 1000 mm. La comparaison de taille montre clairement l'incapacité de l'impression 3D à fabriquer des pièces énormes en raison de la taille limitée de son lit de poudre.

Rétrécissement et répétabilité limitée

Avec DMLS, il est très difficile de produire des pièces identiques en raison du processus de retrait naturel. Par exemple, une pièce imprimée pour la première fois et une pièce similaire imprimée pour la 10e fois auront au moins 2 % d'erreur dans la direction verticale (direction Z), entraînant un rétrécissement. Les changements dimensionnels résultent d'une combinaison de trois sources :le retrait thermique, le retrait de frittage et la dilatation résultant de la chute des particules métalliques pendant le frittage.

Services d'impression 3D DMLS de Xometry

Xometry Europe propose un service DMLS en ligne, pour des projets d'impression 3D à la demande. Avec un réseau de plus de 2 000 partenaires dans toute l'Europe, Xometry peut livrer des pièces d'impression 3D DMLS en 3 à 5 jours. Téléchargez vos fichiers CAO sur Xometry Instant Quoting Engine pour obtenir un devis instantané avec diverses options de fabrication disponibles pour l'impression 3D DMLS.