Explorer les méthodes principales de la fabrication additive

Autrefois, les entreprises de fabrication utilisaient des procédés soustractifs comme les moules, la découpe et le perçage pour créer des produits. Si l'enlèvement de matière d'un ensemble plus large a bien fonctionné auparavant, les procédés modernes de fabrication additive le remplacent rapidement. Selon les prévisions, l'industrie de la fabrication additive devrait atteindre 23 milliards de dollars d'ici 2022.

La fabrication additive est le processus piloté par ordinateur de construction d'un objet 3D en compilant couche par couche du matériau, généralement de la poudre de céramique ou de métal, sur une plateforme de construction jusqu'à ce que le produit final soit terminé. Les couches sont durcies à l'aide de chaleur, d'un agent de durcissement ou de lasers.

Puisque cette méthode est additive, il y a moins de déchets qu'avec la fabrication soustractive, et donc des coûts inférieurs.

Il y a des avantages et des inconvénients pour chacun des sept principaux types de fabrication additive. Il est essentiel de connaître les différences pour choisir la méthode appropriée pour votre entreprise.

Voici les principaux types de fabrication additive pour renforcer les capacités de fabrication de votre entreprise.

Types de procédés de fabrication additive

1. Jet de liant (Binder Jetting)

Le jet de liant, également appelé jet de matériau ou impression jet d'encre sur poudre, est l'un des types de fabrication additive les plus courants.

Cette méthode fonctionne de manière similaire à votre imprimante de bureau classique, sauf qu'elle imprime des objets tridimensionnels. Au lieu de projeter de l'encre sur une page, le jet de liant projette de l'adhésif dans un matériau en poudre. La tête d'impression se déplace horizontalement et verticalement, déposant une nouvelle couche de matériau de construction à chaque passage.

Il est possible de fabriquer des objets par jet de liant en utilisant une variété de matériaux, notamment :

• Poudre de gypse (craie)
• Plastiques
• Céramiques
• Métal
• Verre
• Sable

Le jet de liant est l'un des procédés de fabrication additive les plus abordables en raison de son coût d'entrée relativement bas et de la nature peu coûteuse de ses matériaux. Il peut également créer des objets plus rapidement que la plupart des autres procédés de fabrication additive — et en couleur.

Bien qu'il offre de nombreux avantages, les produits de jet de liant ont tendance à être fragiles et nécessitent un post-traitement, incluant nettoyage et durcissement, ce qui peut être fastidieux et chronophage.

2. Dépôt d'énergie dirigée (DED)

Le dépôt d'énergie dirigée (DED) utilise des principes de soudage pour créer des objets tridimensionnels. Le matériau — généralement du fil ou de la poudre de métal — est fondu par une source d'énergie focalisée comme un laser ou un faisceau d'électrons. Le matériau liquide est ensuite versé avec précision sur la plateforme de construction, où il durcit rapidement, formant une couche. Ce processus se répète jusqu'à ce que l'objet soit terminé.

L'un des avantages majeurs du DED est qu'il peut être utilisé pour plus que la simple création d'objets ; il peut également réparer et ajouter du matériau à des pièces ou préformes existantes. De plus, il peut utiliser plusieurs matériaux dans un seul processus d'impression.

3. Extrusion de matériau

L'extrusion de matériau fonctionne de manière similaire à un pistolet à colle chaude. Le matériau alimente l'imprimante depuis une bobine. L'extrémité de la buse chauffe et fond le matériau. Le matériau liquide est ensuite déposé couche par couche sur la plateforme de construction, où il peut refroidir et se solidifier, formant l'objet.

De nombreuses entreprises, et même des utilisateurs récréatifs, apprécient l'extrusion de matériau en raison de son équipement et de ses matériaux peu coûteux.

Bien que cette méthode soit la moins coûteuse de la fabrication additive, l'extrusion de matériau n'est pas sans limites. Comme les éléments chauffants ne sont pas assez puissants pour fondre des matériaux à haute densité comme le métal, vous êtes limité à l'utilisation de polymères plastiques — qui peuvent ne pas être assez durables pour certaines applications, comme l'outillage et le serrage.

4. Fusion sur lit de poudre (PBF)

La fusion sur lit de poudre, également connue sous le nom de fusion par faisceau d'électrons (EBM), commence avec un grand lit de matériau en poudre, généralement des poudres de plastique, métal, sable ou céramique mélangées avec du sable.

La poudre est sélectivement fusionnée à l'aide d'un laser ou d'un faisceau d'électrons. Une fois qu'une couche de matériau est fusionnée, la zone de travail descend, et la nouvelle couche est construite par-dessus en utilisant le même processus.

Avec la PBF, il y a un niveau de complexité élevé des objets, les rendant plus résistants que ceux créés par d'autres types de fabrication additive. Comme elle nécessite un lit de poudre, il est difficile de maintenir un environnement de travail propre. Cette méthode n'est pas la meilleure option pour les espaces restreints qui ne sont pas configurés pour gérer des matériaux en poudre.

Intéressé par l'apprentissage de la fabrication additive ? Consultez ces autres sujets de blog : Le processus de fabrication additive Impression 3D pour la fabrication additive — Ce qu'il faut savoir

5. Stratification de feuilles (Sheet Lamination)

La stratification de feuilles, également connue sous le nom de fabrication additive par ultrasons (UAM) ou fabrication d'objets stratifiés (LOM), est un processus de fabrication additive qui empile de fines feuilles de matériau et les lie ensemble par soudage ultrasonique, collage ou brasage. Au fur et à mesure que les couches s'empilent, l'objet prend forme.

Une fois toutes les couches empilées et stratifiées, une machine CNC ou un découpeur laser enlève l'excès de matériau, créant la forme finale de l'objet.

Puisqu'elle fonctionne en plusieurs couches, la stratification de feuilles permet aux fabricants de superposer divers matériaux, d'imprimer en couleur, et à un coût bien inférieur à certains autres procédés de fabrication additive.

Bien que la stratification de feuilles soit relativement peu coûteuse, elle nécessite un certain post-traitement, qui peut être fastidieux et chronophage. Vous êtes également limité aux matériaux qui peuvent se présenter en feuilles, comme le papier, le plastique et le métal. Comme les objets doivent être découpés une fois la stratification terminée, un certain gaspillage est impliqué dans ce processus de fabrication additive.

6. Polymérisation en cuve (Vat Polymerization)

La polymérisation en cuve est similaire à la fusion sur lit de poudre, sauf qu'au lieu d'un lit de poudre, elle utilise une cuve de résine photopolymère, qui est durcie par couches par un laser ultraviolet. Une fois une couche terminée, plus de résine est ajoutée, et la couche suivante est construite. Ce processus se poursuit jusqu'à ce que l'objet soit complet.

Bien que la résine puisse être assez coûteuse, la polymérisation en cuve peut construire des objets rapidement tout en offrant un haut niveau de précision et une bonne finition.

Malgré ses avantages, les fabricants de polymérisation en cuve sont limités à l'utilisation de matériaux photorésine et doivent effectuer un niveau substantiel de post-traitement. Les objets imprimés doivent être retirés de la résine et nettoyés avant d'être prêts à l'emploi.

7. Jet de matériau (Material Jetting)

Similaire au jet de liant, le jet de matériau superpose du matériau pour construire un objet. Cependant, au lieu de superposer de l'adhésif sur un lit de poudre, le jet de matériau fond des matériaux cireux et dépose précisément des gouttelettes sur la plateforme de construction. Au fur et à mesure que les couches s'accumulent, l'objet prend forme.

De nombreux fabricants utilisent le jet de matériau car il est relativement peu coûteux et offre une précision exceptionnelle avec des finitions de surface de haute qualité. Malheureusement, le jet de matériau est limité à l'utilisation de matériaux cireux uniquement, qui peuvent être fragiles. Il faut aussi plus de temps pour construire les objets car il construit une gouttelette à la fois.

Quel type de fabrication additive vous convient ?

Avant de sélectionner une méthode de fabrication additive, il est important de réfléchir à ce dont vous avez besoin pour votre projet. Recherchez-vous une option plus économique, ou avez-vous besoin d'utiliser des matériaux de construction plus robustes ? Quel que soit votre besoin, il existe un procédé de fabrication additive pour bénéficier à votre production.

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