Fabrication additive :5 choses que vous devez savoir sur l'impression 3D

L'impression 3D et la fabrication additive devraient connaître une croissance spectaculaire au cours des prochaines années. Mais les entreprises intéressées à adopter la technologie sont confrontées à un éventail vertigineux de termes, de techniques et de processus. En voici quelques-unes que vous devriez connaître.

La fabrication additive, également connue sous le nom d'impression 3D ou l'abréviation AM, est appelée à connaître une croissance substantielle. Les analystes du secteur Statista et Fortune Business Insights prévoient un TCAC (taux de croissance annuel composé) de 26,4 % et 25,8 % respectivement, ce dernier suggérant que le marché mondial de l'impression 3D atteindra 51,77 milliards de dollars d'ici 2026. 

En termes simples, c'est le moment idéal pour se lancer dans la fabrication additive.

Cependant, ceux qui cherchent à pénétrer ce marché en plein essor font face à un blizzard de termes, de techniques et de technologies. Il s'agit notamment des machines SLA (stéréolithographie), DLP (traitement numérique de la lumière) et FDM (modélisation par dépôt de fil fondu), pour n'en nommer que quelques-unes. La question est :« Comment, en tant que concepteurs et fabricants, savons-nous par où commencer ? Et quel type d'imprimante 3D répond le mieux à nos besoins et correspond à notre budget ?"

Vous pouvez commencer par demander à Zach Simkin, président de la société de logiciels et de conseil AM basée à New York, Senvol LLC. Ses produits et services "permettent aux entreprises d'accéder aux données AM, de générer des données AM et d'analyser les données AM". L'un de ces produits est la base de données Senvol, une ressource gratuite qui fournit des détails consultables sur plus de 1 500 machines de fabrication additive industrielle et plus de 3 200 matériaux incroyables.

"Il est important de savoir que le terme" fabrication additive "est en fait un terme générique qui englobe diverses formes assez distinctes de la technologie", déclare Simkin. "L'American Society for Testing and Materials (ASTM) définit sept classifications de processus AM différentes, allant de certaines des plus connues telles que l'extrusion de matériaux et la fusion sur lit de poudre à d'autres moins connues comme le laminage de feuilles."
 

Simkin note que son entreprise est membre d'America Makes, une organisation qui fournit des informations précieuses et un soutien à la communauté AM. Il en va de même pour Stratasys Ltd., un fabricant d'imprimantes 3D basé à Eden Prairie, dans le Minnesota, dont le fondateur, Scott Crump, a inventé et breveté le FDM en 1989. 

Michael Mignatti, vice-président de l'ingénierie pour MakerBot Industries LLC, une société Stratasys basée à Brooklyn, New York, offre les conseils suivants à toute personne souhaitant investir dans une imprimante 3D, quel que soit le logo qui se trouve à l'avant de la machine : 

Non. 1 :Familiarisez-vous avec le flux de travail

S'il s'agit de votre première expérience avec les imprimantes 3D, vous serez peut-être surpris par le flux de travail. Par exemple, l'impression qui sort de la machine nécessitera souvent des étapes de post-traitement avant d'être prête à être utilisée. Il peut s'agir de l'enlèvement du support et du nettoyage général du modèle, du ponçage ou du polissage pour obtenir la finition de surface souhaitée, de l'installation d'inserts, etc. Chaque technologie est différente et comporte des étapes différentes. Assurez-vous de bien comprendre cela afin de ne pas être surpris ou déçu après votre première impression.

Non. 2 :Optimisez si possible

La technologie est encore relativement jeune. Les imprimantes 3D ont une électronique complexe, de nombreuses pièces mobiles et, dans notre cas, du plastique fondu. Quelle que soit la machine que vous utilisez, une certaine quantité d'impressions ratées est inévitable. Ne vous découragez pas. Les pièces ne doivent pas nécessairement être conçues spécifiquement pour l'impression 3D, mais il existe des optimisations disponibles qui augmenteront le taux de réussite. Cela devient une seconde nature une fois que vous avez compris, bien qu'il y ait un peu de courbe d'apprentissage.

Non. 3 :Faites vos devoirs

Il existe de nombreuses technologies différentes parmi lesquelles choisir (FDM, SLA, DLP, etc.) et chacune présente des forces et des faiblesses différentes. Examinez votre application et choisissez la technologie qui correspond le mieux à vos besoins. Les imprimantes FDM sont parmi les plus populaires car elles sont faciles à utiliser, disposent d'une large gamme de matériaux et peuvent être utilisées à diverses fins, y compris les composants d'utilisation finale, les prototypes fonctionnels, les gabarits et les fixations, les pièces cosmétiques, etc. .

Non. 4 : Le matériel est essentiel

La plupart des machines FDM peuvent imprimer des matériaux de base tels que le PLA, le PETG, etc. Au fur et à mesure que vous passez à des matériaux plus avancés ou de qualité technique tels que l'ABS, le PC, le nylon, le PEKK, la fibre de carbone et autres, la difficulté d'impression augmente considérablement. Certains matériaux nécessitent des environnements contrôlés tels qu'une chambre chauffée ou sans oxygène pour réussir, tandis que d'autres nécessitent des extrudeuses et des systèmes spéciaux pour gérer les exigences matérielles. Assurez-vous de savoir quels matériaux vous souhaitez utiliser et que la machine peut les gérer avec succès.

Non. 5 :Plus gros n'est pas toujours mieux

Contrairement à ce que beaucoup suggèrent, un volume de construction plus important n'est pas toujours préférable. Bien qu'il soit tentant d'être à l'épreuve du futur et d'obtenir une machine avec le plus grand volume de construction que vous puissiez vous permettre, cela n'a pas toujours de sens. Les grandes impressions peuvent prendre très longtemps, en particulier celles avec du matériel de support, et ce n'est pas toujours pratique. Dans de nombreux cas, il vaut mieux s'adresser à un bureau de service pour les rares cas où un volume de construction important est requis. Bien entendu, il s'agit d'une décision qui doit être prise en fonction de vos besoins uniques.

Comme mentionné précédemment, les mots de Mignatti sont pertinents, quelle que soit l'imprimante que vous utilisez actuellement ou que vous envisagez d'acheter. Et pourtant, il est essentiel de se référer à ce que dit Simkin, à savoir qu'il existe sept technologies d'impression 3D, chacune avec ses propres forces et faiblesses. MakerBot et sa société mère Stratasys en représentent trois - FDM, SLA et PolyJet - bien que les technologies concurrentes SLS (frittage laser sélectif), DMLS (frittage laser direct de métal), Binder Jet et autres ne soient pas moins pertinentes pour la communauté manufacturière.

Technologies d'impression 3D

Pour ceux qui découvrent l'impression 3D, voici quelques-unes des technologies de fabrication additive classées par l'Organisation internationale de normalisation (ISO/ASTM 52900).

Toutes les pièces de construction ou les pièces comportent une couche à la fois, généralement de bas en haut, et toutes nécessitent que les pièces subissent un certain niveau de retrait du support post-traitement qui peut inclure le nettoyage, le ponçage et l'usinage.

Photopolymérisation en cuve inclut la stéréolithographie (SLA) et traitement numérique de la lumière (DLP) . Comme son nom l'indique, il utilise une cuve de résine photoréactive et une plate-forme de construction mobile, ainsi qu'une source de lumière ultraviolette (UV) telle qu'un laser ou un projecteur numérique pour «durcir» chaque couche de résine liquide.

Fusion sur lit de poudre (PBF) les imprimeurs fabriquent des pièces en métal ou en plastique en utilisant un laser pour fusionner ou même fondre ensemble des morceaux individuels de poudre ressemblant à du sable fin. Des entreprises telles que GE Aviation ont fait la une ces dernières années en imprimant en 3D des injecteurs de carburant pour le moteur LEAP, bien qu'il existe d'innombrables autres applications pour cette technologie importante.

Laminage de feuilles (SL) est plus communément appelé fabrication d'objets laminés (LOM) , qui consiste à coller des morceaux de papier découpés au laser les uns sur les autres pour fabriquer des pièces. Les nouveaux systèmes sont passés aux composites renforcés de fibres plutôt qu'au papier, ce qui les rend adaptés aux grands composants structurels trouvés dans les industries aérospatiale et automobile.

Il y en a beaucoup plus. Fabrication de faisceaux d'électrons (EBM) est juste comme son nom l'indique, en utilisant un canon à électrons plutôt qu'un laser pour faire fondre la poudre métallique. Jet de liant (BJ) injecte un liant liquide semblable à de la colle sur un lit de poudre plastique, tandis que le jet de matière (MJ) pulvérise des photopolymères liquides sur une plate-forme de construction, puis les durcit avec une lumière UV. Pour cinquante dollars, toute personne souhaitant lire la spécification complète peut la trouver ici : ISO/ASTM 52900:2015.

Comment tirez-vous parti de la fabrication additive dans votre usine ? Partagez vos pensées et vos idées dans les commentaires ci-dessous.