Quatre procédés d'impression 3D métal et leurs matériaux :un guide complet

Tableau 1. Avantages et inconvénients de la fusion sur lit de poudre métallique

Avantages Inconvénients

Avantages

Support intrinsèque du lit de poudre, aucun support requis

Inconvénients

Certains fabricants proposent une gamme limitée de compositions de matériaux

Avantages

Surfaces lisses directement depuis l'imprimante

Inconvénients

Nécessite des lasers coûteux et de haute qualité

Avantages

Épaisseur de couche minimale de 20 µm, généralement 35 à 50 µm

Inconvénients

Certains systèmes offrent une construction relativement lente

Avantages

Construit des pièces plus poreuses

Inconvénients

Des contraintes résiduelles élevées résultent de piscines de fusion instables

Avantages

Inconvénients

Les pièces imprimées ne sont pas aussi solides ou résilientes face à tous les processus ; toujours plus faible et plus sujette aux fractures que les pièces EBM

Tableau 2. Avantages et inconvénients du dépôt d'énergie dirigé

Avantages Inconvénients

Avantages

Vitesse d'impression rapide

Inconvénients

Les coûts d'équipement sont très élevés

Avantages

Les pièces imprimées ont une densité et une résistance/résilience élevées

Inconvénients

Les structures de support ne peuvent pas être construites, donc les surplombs ne sont pas imprimables, ce qui limite les applications

Avantages

Peut être utilisé pour la réparation de pièces fonctionnelles de haute qualité

Inconvénients

Résolution de construction relativement faible

Avantages

Grandes tables de construction disponibles

Inconvénients

Une mauvaise finition de surface nécessite un post-traitement

Avantages

Propriétés des matériaux natifs dans les pièces

Inconvénients

Avantages

Permet la production de pièces avec un minimum d'outillage

Inconvénients

Avantages

Réduction des déchets de matériaux

Inconvénients

Avantages

Peut fabriquer des pièces avec un alliage personnalisé (capacité de gamme multi-matériaux)

Inconvénients

Tableau 3. Avantages et inconvénients de l'extrusion de filaments métalliques

Avantages Inconvénients

Avantages

Aucun environnement de construction spécial :température ambiante, atmosphère normale

Inconvénients

Post-traitement difficile pour fritter les pièces

Avantages

Contraintes FFF dans les pièces imprimées

Inconvénients

Le retrait rend les dimensions de la pièce finie difficiles à contrôler

Avantages

Large gamme de matériaux sur la même machine

Inconvénients

La précision des pièces n'est en grande partie pas liée à la résolution X-Y-Z de l'impression

Avantages

Équipement à moindre coût

Inconvénients

Les pièces sont de faible densité et relativement faibles après frittage

Avantages

Compétences techniques réduites requises en fonctionnement

Inconvénients

Avantages

Idéal pour les prototypes

Inconvénients

Tableau 4. Avantages et inconvénients du jet de matériau et du jet de liant

Avantages Inconvénients

Avantages

Aucun environnement de construction spécial :température ambiante, atmosphère normale

Inconvénients

Processus en deux étapes :le lit de poudre est déposé, puis l'adhésif est projeté par jet d'encre pour lier la couche.

Avantages

Aucune contrainte interne dans les pièces imprimées

Inconvénients

Post-traitement délicat pour fritter les pièces

Avantages

Large gamme de matériaux sur la même machine sans modification de la configuration

Inconvénients

Le contrôle dimensionnel demande de la finesse pour garantir un retrait correct

Avantages

Équipement à moindre coût

Inconvénients

La précision de la pièce finie n'est pas uniquement le résultat de la résolution X-Y-Z de l'impression

Avantages

Compétences techniques réduites requises en fonctionnement

Inconvénients

Les pièces sont cassantes et vulnérables avant le frittage

Avantages

Épaisseur de couche minimale de 35 µm

Inconvénients

L’impression 3D métal est une technologie basée sur le laser qui fusionne les particules métalliques couche par couche. Cette technologie est couramment utilisée pour le prototypage, la production de pièces aux géométries complexes et de pièces d'utilisation finale, ainsi que pour la réduction des composants métalliques dans un assemblage. L’impression 3D métal est fournie avec une famille croissante de matériaux. Cela répond aux besoins de diverses industries, de la bijouterie à l'aérospatiale, en passant par le médical et la fabrication de plastiques. Certains processus et équipements sont spécifiques à un matériau et leur gamme est limitée, tandis que d'autres sont capables d'utiliser une gamme de matériaux.

Pour en savoir plus, consultez notre article sur l'impression 3D.

Comment sélectionner le meilleur type d'impression 3D ?

La sélection du meilleur type d’impression 3D est complexe. Vous trouverez ci-dessous les étapes utiles à suivre pour décider quels procédés d'impression 3D métal choisir :

1. Consultez les exigences relatives aux pièces. Par exemple, tenez compte de la résolution des couches, de la nécessité de reproduire des détails fins, ainsi que des propriétés mécaniques requises et des considérations de qualité cosmétique.
2. Choisissez une famille de matériaux pour la pièce. 
3. Une fois le matériau sélectionné, examinez les processus disponibles qui utilisent ce matériau pour déterminer celui qui permet le mieux d'obtenir les résultats souhaités.
4. Vérifiez la disponibilité des ressources, y compris les fournisseurs pour le matériel, le temps et les coûts.

Que sont les matériaux d'impression 3D en métal ?

Il existe une liste longue et croissante d’options de type métal dans les matériaux d’impression 3D métalliques. Les types de métaux les plus courants sont :

1. Acier inoxydable : Généralement en 3 groupes d'alliages :304, 316 et 17-4. Ceux-ci sont résistants à la corrosion et de haute résistance lorsqu'ils ne sont pas poreux.
2. Aciers à outils D2, A2 et H13 : Présentent une résistance élevée, sont durcissables, résistants à l'usure et sont applicables aux matrices et aux outils.
3. Titane et Ti64 : Des matériaux idéaux pour les pièces légères et dotés d'une grande résistance.
4. Aluminium 7075, 4047, 6061, 2319, 4043 : Il s'agit de divers alliages légers destinés aux composants légers généraux.
5. Inconel® 718, 625 : Ceux-ci ont une faible résistance à la corrosion et aux températures élevées, notamment pour les pièces de moteur.
6. Chrome cobalt : Superalliage pour les applications biomédicales et aérospatiales.
7. Or/Argent : Métaux purs pour bijoux et usages biomédicaux limités.
8. Niobium, Niobium-Zirconium : Il s'agit d'alliages à haute température et à haute résistance chimique destinés à une utilisation aérospatiale.
9. Tantale : Semblable au Niobium mais avec une meilleure résistance chimique.
10. Hastelloy® Nickel Chrome : Des matériaux robustes, résistants à la température et aux fissures. Couramment utilisé pour les composants de turbines et nucléaires.
11. Tungstène et alliages : Matériaux à très haute densité. Utilisé couramment pour les boucliers anti-radiations, les collimateurs et les pièces de moteur.

Pour en savoir plus, consultez notre guide sur les meilleurs matériaux pour l'impression 3D métal.

Quand l'impression 3D métallique est-elle apparue pour la première fois ?

La première exécution pratique d’une imprimante 3D métal était l’EOSINT M250. Il a été lancé en 1994 par ElectroOptical Systems. Il combinait du métal avec un alliage à basse température, qui était fusionné pour coupler les particules primaires. En 2004, EOS a lancé l'EOSINT M270. Il s'agissait du premier système PBF utilisant une pompe à diode laser de 200 W pour faire fondre la matière première métallique. Depuis lors, il y a eu une augmentation/amélioration exponentielle des méthodes, des matériaux et des résolutions.

Résumé

Xometry offre une large gamme de capacités de fabrication, y compris l'impression 3D métal pour tous vos besoins de prototypage et de production. Obtenez votre devis instantané sur l'impression 3D métal et plus encore dès aujourd'hui.

Avis relatifs aux droits d'auteur et aux marques

1. Inconel® est une marque déposée de la division Huntington Alloys de Special Metals Corp., Huntington, Virginie-Occidentale.
2. Hastelloy® est une marque déposée de Haynes International, Kokomo, Indiana.

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Dean McClements

Dean McClements est titulaire d'un baccalauréat spécialisé en génie mécanique et possède plus de deux décennies d'expérience dans l'industrie manufacturière. Son parcours professionnel comprend des rôles importants dans des entreprises de premier plan telles que Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace et Hyster-Yale, où il a développé une compréhension approfondie des processus d'ingénierie et des innovations.

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