Fabrication Additive : 5 Informations Essentielles sur l'Impression 3D pour les Dirigeants d'Entreprise

L'impression 3D et la fabrication additive sont prêtes à croître dramatiquement au cours des prochaines années. Mais les entreprises intéressées à adopter la technologie sont confrontées à une array déconcertante de termes, techniques et processus. En voici une poignée que vous devriez connaître.

La fabrication additive, aussi connue sous le nom d'impression 3D ou l'abréviation FA, est prête pour une croissance substantielle. Les analystes de l'industrie Statista et Fortune Business Insights prédisent 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.

Simplement dit, c'est un excellent moment pour être dans la fabrication additive.

Cependant, ceux cherchant à entrer dans ce marché en plein essor font face à un blizzard de termes, techniques et technologies. Ceux-ci incluent les machines SLA (stéréolithographie), DLP (traitement de lumière numérique) et FDM (modélisation par dépôt fondu), pour n'en nommer que quelques-uns. La question est : « Comment savons-nous en tant que concepteurs et fabricants par où commencer ? Et quel type d'imprimante 3D sert le mieux nos besoins et s'inscrit dans notre budget ? »

Vous pourriez commencer par demander à Zach Simkin, le président de la société de logiciels et conseil AM basée à New York, Senvol LLC. Ses produits et services « permettent aux entreprises d'accéder aux données FA, générer des données FA, et analyser des données FA. » Un tel produit est la Base de Données Senvol, une ressource gratuite qui fournit des détails recherchables sur plus de 1 500 machines de fabrication additive industrielles et un incroyable 3 200+ matériaux.

« Il est important de savoir que le terme « fabrication additive » est en fait un terme parapluie qui encapsule diverses formes assez distinctes de la technologie », dit Simkin. « La Société Américaine pour les Tests et Matériaux (ASTM) définit sept classifications de processus FA différents, allant de certains des plus communément connus comme l'extrusion de matériau et la fusion sur lit de poudre à des moins connus comme la lamination de feuille. »

Simkin note que sa société est membre de America Makes, une organisation qui fournit des informations et soutien précieux à la communauté FA. L'est aussi Stratasys Ltd., un fabricant d'imprimantes 3D basé à Eden Prairie, 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 entreprise Stratasys basée à Brooklyn, New York, offre les conseils suivants pour quiconque visant à investir dans une imprimante 3D, peu importe quel logo se trouve sur le devant de la machine :

N° 1 : Connaître le Flux de Travail

Si c'est votre première expérience avec les imprimantes 3D, vous pourriez être surpris par le flux de travail. Par exemple, l'impression qui sort de la machine aura souvent besoin d'étapes de post-traitement avant d'être prête à l'usage. Cela pourrait être l'enlèvement de support et nettoyage général du modèle, ponçage ou polissage pour obtenir la finition de surface désirée, installation d'inserts, et ainsi de suite. Chaque technologie est différente et a différentes étapes — assurez-vous de comprendre cela pour ne pas être surpris ou déçu après votre première impression.

N° 2 : Optimiser Là Où C'est Possible

La technologie est encore relativement jeune. Les imprimantes 3D ont des électroniques complexes, beaucoup de pièces mobiles, et dans notre cas, du plastique fondu. Quelque soit la machine que vous utilisez, une certaine quantité d'impressions ratées est inévitable. Ne vous découragez pas. Les pièces n'ont pas nécessairement besoin d'être conçues spécifiquement pour l'impression 3D, mais il y a des optimisations disponibles qui augmenteront le taux de succès. Cela devient une seconde nature une fois que vous avez le coup, bien qu'il y a une courbe d'apprentissage.

N° 3 : Faites Vos Devoirs

Il y a beaucoup de technologies différentes à sélectionner (FDM, SLA, DLP, etc.) et elles ont chacune différentes forces et faiblesses. Regardez votre application et choisissez la technologie qui correspond le mieux à vos besoins. Les imprimantes FDM sont parmi les plus populaires parce qu'elles sont faciles à utiliser, ont une grande offre de matériaux, et peuvent être utilisées pour une variété de fins, incluant composants d'utilisation finale, prototypes fonctionnels, gabarits et fixations, pièces cosmétiques, et ainsi de suite.

N° 4 : Le Matériau Est Clé

La plupart des machines FDM peuvent imprimer des matériaux de base comme PLA, PETG, etc. Comme vous passez à des matériaux plus avancés ou de qualité ingénierie comme ABS, PC, nylon, PEKK, fibre de carbone et autres, la difficulté d'impression augmente significativement. Certains matériaux nécessitent des environnements contrôlés comme une chambre chauffée ou sans oxygène pour réussir, tandis que d'autres nécessitent des extrudeurs spéciaux et systèmes pour gérer les exigences du matériau. Assurez-vous de savoir quels matériaux vous êtes intéressé à utiliser et que la machine peut les gérer avec succès.

N° 5 : Plus Grand N'est Pas Toujours Mieux

Contrairement à ce que beaucoup suggèrent, un volume de construction plus grand n'est pas toujours mieux. Bien qu'il soit tentant de se prémunir pour l'avenir et d'obtenir une machine avec le plus grand volume de construction que vous pouvez vous permettre, cela n'a pas toujours de sens. Les grandes impressions peuvent prendre un temps très long, particulièrement celles avec matériel de support, et ce n'est pas toujours pratique. Dans de nombreux cas, vous êtes mieux d'aller chez un bureau de service pour les rares instances où un grand volume de construction est requis. Bien sûr, c'est une décision qui doit être prise basée sur vos besoins uniques.

Comme mentionné plus tôt, les mots de Mignatti sont pertinents peu importe quelle imprimante vous utilisez actuellement ou envisagez d'acheter. Et pourtant c'est essentiel de se référer à ce que dit Simkin — que sept technologies d'impression 3D existent, chacune avec ses propres forces et faiblesses. MakerBot et sa société mère Stratasys représentent trois de celles-ci — FDM, SLA et PolyJet — bien que les technologies concurrentes SLS (frittage laser sélectif), DMLS (frittage laser direct de métal), Jet de Liant et autres ne soient pas moins pertinentes pour la communauté de fabrication.

Technologies d'Impression 3D

Pour ceux nouveaux à l'impression 3D, voici quelques-unes des technologies de fabrication additive comme catégorisées par l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO/ASTM 52900).

Toutes construisent des pièces ou caractéristiques de pièces une couche à la fois, généralement du bas vers le haut, et toutes nécessitent que les pièces subissent un certain niveau de post-traitement d'enlèvement de support qui peut inclure nettoyage, ponçage et usinage.

Photopolymérisation en cuve inclut la stéréolithographie (SLA) et le traitement de lumière numérique (DLP). Comme le nom l'implique, elle emploie une cuve de résine photoréactive et une plateforme de construction mobile, ensemble avec une source de lumière ultraviolette (UV) comme un laser ou projecteur numérique pour « polymériser » chaque couche de résine liquide.

Fusion sur lit de poudre (PBF) les imprimantes font des pièces en métal ou plastique en utilisant un laser pour fusionner ou même fondre ensemble des bits individuels de poudre ressemblant à du sable fin. Des entreprises comme GE Aviation ont fait les nouvelles ces dernières années en imprimant en 3D des buses de carburant pour le moteur LEAP, bien que d'innombrables autres applications existent pour cette technologie importante.

Lamination de feuille (SL) est plus communément connue sous le nom de fabrication d'objets laminés (LOM), qui implique de coller des pièces de papier découpées au laser une sur l'autre pour construire des pièces. Les systèmes plus récents sont passés aux composites renforcés de fibres plutôt que du papier, les rendant adaptés pour de grands composants structuraux trouvés dans les industries aérospatiale et automobile.

Il y en a beaucoup plus. La fabrication par faisceau d'électrons (EBM) est juste comme son nom le décrit, utilisant un canon à électrons plutôt qu'un laser pour fondre de la poudre de métal. Le jet de liant (BJ) injecte un liant liquide comme de la colle sur un lit de poudre de plastique, tandis que le jet de matériau (MJ) pulvérise des photopolymères liquides sur une plateforme de construction, puis les polymérise avec de la lumière UV. Pour cinquante dollars, quiconque souhaitant lire la spécification complète peut la trouver ici : ISO/ASTM 52900:2015.

Comment exploitez-vous la fabrication additive dans votre installation ? Partagez vos pensées et idées dans les commentaires ci-dessous.