Les principaux types de fabrication additive

Dans le passé, les entreprises de fabrication utilisaient des processus soustractifs comme les moules, la découpe et le perçage pour créer des produits. Alors que l'extraction de matière d'un ensemble plus vaste fonctionnait bien auparavant, les procédés modernes de fabrication additive les remplacent rapidement. D'après les prévisions, l'industrie de la fabrication additive devrait atteindre la somme vertigineuse de 23 milliards de dollars d'ici 2022.

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

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

Il existe des avantages et des inconvénients pour chacun des sept principaux types de fabrication additive. Il est essentiel de connaître les différences afin de pouvoir choisir la bonne méthode pour votre entreprise.

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

Types de processus de fabrication additive

1. Jet de liant

Le jet de liant, également connu sous le nom de jet de matière ou impression de poudre à jet d'encre, fait partie des types de fabrication additive les plus courants.

Cette méthode fonctionne de la même manière que votre imprimante de bureau ordinaire, sauf qu'elle imprime des objets en trois dimensions. 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 fabrication à chaque passage.

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

• Gypse en poudre (craie)
• Plastiques
• Céramique
• 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 faible et de la nature peu coûteuse de ses matériaux. Il peut également créer des objets plus rapidement que la plupart des autres processus de fabrication additive - et en couleur.

Bien qu'ils présentent de nombreux avantages, les produits de projection de liant ont tendance à être fragiles et nécessitent un post-traitement, y compris le nettoyage et le durcissement, ce qui peut être fastidieux et prendre du temps.

2. Dépôt d'énergie dirigée (DED)

Le dépôt d'énergie dirigée (DED) utilise les principes de soudage pour créer des objets tridimensionnels. Le matériau - généralement du fil métallique ou de la poudre - 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 plate-forme de construction, où il durcit rapidement, formant une couche. Ce processus se répète jusqu'à ce que l'objet ait fini d'être imprimé.

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

3. Extrusion de matériaux

L'extrusion de matériau fonctionne de la même manière qu'un pistolet à colle chaude. Le matériau alimente l'imprimante à partir d'une bobine. La pointe de la buse chauffe et fait fondre le matériau. Le matériau liquide est ensuite placé couche par couche sur la plate-forme de construction, où il peut refroidir et se solidifier, formant l'objet.

De nombreuses entreprises, et même des utilisateurs récréatifs, apprécient l'extrusion de matériaux, en raison de son équipement et de ses matériaux à faible coût.

Bien que cette méthode soit la méthode de fabrication additive la moins chère, l'extrusion de matériaux n'est pas sans limites. Étant donné que les éléments chauffants ne sont pas assez puissants pour faire fondre des matériaux à haute densité comme le métal, vous êtes limité à n'utiliser que des polymères plastiques - qui peuvent ne pas être assez durables pour certaines applications, telles que l'outillage et la fixation.

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 par un grand lit de matériau en poudre, généralement des poudres de plastique, de métal, de sable ou de céramique mélangées à 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 se déplace vers le bas et la nouvelle couche est construite par-dessus en utilisant le même processus.

Avec PBF, le niveau de complexité des objets est élevé, ce qui les rend plus solides que les objets créés par d'autres types de fabrication additive. Comme il 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 manipuler des matériaux en poudre.

Vous souhaitez en savoir plus sur la fabrication additive ? Consultez ces autres sujets de blog : Le processus de fabrication additive Impression 3D pour la fabrication additive - Ce que vous devez savoir

5. Feuille de laminage

Le laminage de feuilles, également appelé fabrication additive par ultrasons (UAM) ou fabrication d'objets laminés (LOM) - est un processus de fabrication additive qui empile de fines feuilles de matériau et les lie ensemble par ultrasons. soudage, collage ou brasage. Au fur et à mesure que les calques s'empilent, l'objet prend forme.

Une fois que toutes les couches sont empilées et laminées, une machine CNC ou un découpeur laser enlève l'excédent de matériau, créant ainsi la forme finale de l'objet.

Puisqu'il fonctionne en plusieurs couches, le laminage 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 des feuilles soit relativement peu coûteuse, elle nécessite un certain post-traitement, qui peut être fastidieux et prendre du temps. Vous êtes également limité aux matériaux qui peuvent se présenter sous forme de feuilles, comme le papier, le plastique et le métal. Étant donné que les objets doivent être découpés une fois la stratification terminée, certains déchets sont impliqués dans ce processus de fabrication additive.

6. Polymérisation en cuve

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 en couches par un laser ultraviolet. Une fois qu'une couche est terminée, plus de résine est ajoutée et la couche suivante est construite. Ce processus se poursuit jusqu'à ce que l'objet soit terminé.

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 photo-résine et sont tenus d'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 matière

Similaire au jet de liant, le jet de matériau superpose le matériau pour construire un objet. Cependant, au lieu de superposer l'adhésif sur un lit de poudre, le jet de matériau fait fondre les matériaux ressemblant à de la cire et dépose avec précision des gouttelettes sur la plate-forme de construction. Au fur et à mesure que les calques s'accumulent, l'objet prend forme.

De nombreux fabricants utilisent le jet de matière car il est relativement peu coûteux et offre une précision exceptionnelle avec des finitions de surface de haute qualité. Malheureusement, le jet de matière est limité à l'utilisation de matériaux de type cire, qui peuvent être fragiles. La création d'objets prend également plus de temps car elle crée une goutte 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. Êtes-vous à la recherche d'une option plus économique ou avez-vous besoin d'utiliser des matériaux de construction plus solides ? Quel que soit votre besoin, il existe un processus de fabrication additive qui profite à votre production.

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