Exploiter la fabrication hybride : intégrer les technologies additives et soustractives métalliques

 

La fabrication soustractive traditionnelle est une approche fiable depuis des années, mais les développements en fabrication additive ont attiré l'attention sur sa faisabilité comme solution scalable — surtout pour la personnalisation, géométries complexes et petites séries. La fabrication hybride combine techniques additives et soustractives, surtout l'additive métal, offrant une autre solution flexible et précise. Les avantages de la fabrication hybride incluent :

 

• Qualité de surface supérieure
• Résistance plus élevée
• Économies par rapport aux méthodes traditionnelles
• Approches personnalisables par produit
• Assemblage amélioré

L'avantage hybride

 

 

La première étape de la fabrication hybride est la fabrication additive de la forme principale du composant, qui doit inclure la géométrie finale et peut inclure des caractéristiques ajoutées pour le serrage ou le positionnement lors du processus soustractif ultérieur. Aussi, certaines caractéristiques comme les trous peuvent nécessiter de la matière ajoutée pour compenser la déformation pendant le processus additif métal.

 

Nous formons notre produit de base par fusion de métaux ou polymères en fabrication additive. Ceux-ci sont fondus par deux méthodes populaires :

 

• Fusion laser sélective ou frittage laser direct métal (SLM ou DLMS)
• Fusion par faisceau d'électrons (EBM)

Selon des chercheurs de l'Université de Technologie de Poméranie Occidentale, SLM et DLMS offrent la plus grande flexibilité avec les composants métalliques. Ces méthodes permettent de créer de nombreuses géométries complexes — même à grande échelle. Les produits complexes ont souvent des formes uniques, asymétriques, aux bords courbes. Plus on introduit de flair design, plus les imperfections peuvent s'accumuler pendant la fabrication.

 

Créer de meilleurs composants

 

 

Pour autant que l'impression 3D ait progressé, le processus n'est pas parfait. La fabrication hybride permet de créer des produits dimensionnellement précis qui n'auraient pas été faits avec de telles tolérances serrées. L'usinage, ou fabrication soustractive, corrige ces bords rugueux et met tout dans les tolérances requises. Le contrôle qualité est essentiel pour l'ajustement, la fonctionnalité et la sécurité dans certaines applications — surtout véhicules et avions.

 

Dans de nombreux cas, les processus additifs et soustractifs se font sur deux machines séparées. La machine additive métal construit la pièce, puis un ingénieur la retire, l'inspecte pour la qualité, et s'assure que toute déformation est acceptable.

 

Cependant, certains procédés hybrides se font sur une seule machine. Les têtes de dépôt laser métal (LMD) et dépôt direct métal (DMD) sont couramment ajoutées aux machines de coupe métal. Ces ajouts sont idéaux pour corriger des défauts ou régénérer des pièces existantes : de la matière peut être ajoutée sur les zones problématiques puis usinée à la forme finale.

 

Inconvénients de la fabrication hybride

 

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Les poudres métalliques et substances connexes sont les piliers de la fabrication hybride, et introduisent des risques de sécurité, dont une haute inflammabilité sous certaines conditions. De plus, ce sont des agents cancérigènes posant des risques à long terme pour les travailleurs non protégés. Les fabricants doivent prendre ces risques en compte et se conformer à des réglementations strictes en adoptant la technologie additive à base de poudre.

 

Les coûts de démarrage (ou de transition) sont aussi élevés. La fabrication additive métal nécessite des machines hautement spécialisées. Les problèmes de sécurité comme l'inflammabilité et l'exposition dictent que des installations spéciales sont requises pour assurer la sécurité des travailleurs. Le développement d'installations est aussi coûteux. Pas toutes les entreprises peuvent investir massivement dans la fabrication hybride à cause de ces barrières logistiques.

 

Et le logiciel ?

 

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La fabrication hybride commence par la phase de conception, et le logiciel CAO/FAO joue un rôle important. Les ingénieurs doivent expérimenter avec matériaux, géométries, dimensions et plus pour créer des composants fiables. Il y a aussi des considérations de conception pour les processus additifs et soustractifs que les ingénieurs ont besoin du logiciel CAO pour explorer. De plus, la simulation FEA permet d'analyser comment les designs performeront après production. Des outils comme Fusion 360 excellent dans ces domaines. Surtout, la collaboration à distance est intégrée dans ce logiciel pour faciliter la collaboration à distance — que ce soit l'équipe, les machines, ou des installations entières qui sont loin.

 

La fabrication hybride a un grand potentiel et peut rassembler des équipes distribuées. Bien qu'elle ne convienne pas à tous les projets, elle combine le meilleur de l'additif et du soustractif, créant de nouveaux défis et offrant de nouvelles opportunités.

 

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