Fabrication additive vs traditionnelle : comment elles se complètent

La fabrication additive, également connue sous le nom d'impression 3D, est le processus de création d'un produit en utilisant des scanners d'objets 3D ou des logiciels de conception assistée par ordinateur (CAO) pour déposer couche par couche de matériau dans des formes géométriques précises, contrairement aux processus de fabrication soustractive traditionnels qui impliquent l'enlèvement de couches d'un bloc de matériau pour construire un design. Par exemple, couper une barre de métal en pièces est un exemple très simple d'un processus de fabrication traditionnel. Cependant, avec la popularité croissante de l'impression 3D et la disponibilité de métaux plus adaptés, les fabricants envisagent d'appliquer les deux processus dans la ligne de production. Le but est de combiner la fabrication additive et la fabrication traditionnelle comme un processus complémentaire pour offrir une finition de produit parfaite.

Ci-dessous, nous discutons des avantages de la fabrication additive et de la façon dont la fabrication additive et la fabrication traditionnelle peuvent être utilisées ensemble pour créer des produits de haute qualité.

La popularité croissante de la fabrication additive

De nombreux machinistes, fabricants et manufacturiers ont utilisé la fabrication additive de plus en plus ces dernières années, car elle offre de nombreux avantages tels que moins de gaspillage de matériau. Ici, nous détaillons certains de ces avantages plus en profondeur.

Idéal pour le prototypage rapide et la conception de pièces de rechange

L'évolution graduelle de l'impression 3D a permis à de grands fabricants tels que Boeing, GE et Siemens de créer des conceptions de prototypes complexes avec facilité. Siemens utilise la technologie de fabrication additive pour créer des pièces de rechange pour ses différents produits, réduisant le temps de réparation à 90 % dans certains cas. De plus, Siemens ne les imprime que selon les besoins, réduisant ainsi les coûts liés à la surproduction et à d'autres logistiques.

Réduit le gaspillage de matériau

Travailler avec un grand bloc de titane pour produire des composants aérospatiaux génère jusqu'à 90 % de déchets. À moins que les fabricants ne considèrent le recyclage des restes, ils ajoutent simplement plus de coûts opérationnels en termes de gestion des déchets. La capacité intrinsèque de l'impression 3D à ajouter des matériaux couche par couche dans les formes précises requises réduit le gaspillage de matériau souvent créé par les méthodes de fabrication soustractives qui nécessitent l'enlèvement de l'excès de matériau pour créer un design.

Raccourcit le temps de fabrication

Diverses pièces métalliques fabriquées à partir de processus de fabrication additive coûtent moins cher car le temps requis pour la fabrication est drastiquement réduit. Les formes complexes peuvent être facilement produites sans avoir à utiliser d'outils, de matrices ou de moules. Comme la pièce est imprimée en dehors d'une machine, la conception de structures complexes, telles que des treillis ou des alvéoles, prend moins de temps.

Malgré avoir beaucoup d'avantages technologiques, la fabrication additive ne peut pas complètement remplacer les techniques de fabrication conventionnelles. Une pièce produite par fabrication additive peut encore nécessiter de l'usinage pour faire ressortir la finition de surface désirée. Ainsi, de nombreux fabricants envisagent un modèle hybride qui utilise les deux processus.

Modèle hybride : utiliser la fabrication additive et la fabrication traditionnelle comme processus complémentaire

La fabrication hybride est un processus qui combine l'usinage CNC et la fabrication additive, les fabricants utilisant la technologie d'impression 3D comme un outil pour étendre leur portée de conception tout en s'appuyant sur les processus CNC traditionnels pour amener le produit désiré à la table.

Alors pourquoi est-il parfois nécessaire de combiner l'usinage additif et la fabrication traditionnelle comme un processus complémentaire ? Bien que la fabrication additive puisse produire des formes géométriques complexes rapidement et facilement, elle offre moins de précision que l'usinage CNC, car les pièces produites par une imprimante 3D sont souvent seulement près de la forme nette. D'autre part, il est beaucoup plus difficile de créer des formes complexes avec les méthodes de fabrication traditionnelles, mais ces méthodes peuvent maintenir des tolérances plus serrées et peuvent plus facilement créer la finition de surface désirée du produit.

Le tableau ci-dessous résume les avantages et inconvénients des deux méthodes.

	Usinage CNC	Fabrication additive
Avantages	Répétable Précis Bonne finition de surface Haute productivité	Moins de gaspillage de matériau Liberté géométrique Options de matériaux
Inconvénients	Gaspillage de matériau élevé	Temps de cycle long Mauvaise finition de surface

La fabrication hybride utilise le meilleur des deux processus de fabrication et implique l'application de processus additifs et soustractifs en séquence. Par exemple, une méthode de fabrication additive telle que le Dépôt d'énergie dirigé (DED), qui utilise un laser ou un faisceau d'électrons pour fondre les matériaux au fur et à mesure qu'ils sont déposés sur une plateforme de construction à travers une buse, peut être effectuée initialement pour créer la pièce. La pièce peut ensuite être usinée CNC pour atteindre la finition de surface et la tolérance désirées.

D'autres méthodes populaires de fabrication additive qui peuvent être combinées avec les processus de fabrication traditionnels incluent :

• Fusion sur lit de poudre : Un laser ou un faisceau d'électrons est utilisé pour fondre et fusionner des poudres de matériau pour former une pièce 3D. Bien que ce processus soit similaire au DED, il diffère dans la façon dont il dépose le matériau.
• Jet de liant métallique : Particulièrement courant dans les applications à haut volume, un agent liant liquide est déposé sur de minces couches de poudre, les collant essentiellement ensemble pour créer un objet couche par couche.

Tous ces processus peuvent être effectués en utilisant une seule machine hybride, programmée et opérée par un nombre limité de personnes à une distance sûre. En mettant en œuvre la fabrication hybride en utilisant une seule machine, le produit ou la pièce peut être imprimé et usiné dans une seule configuration, réduisant la chance d'erreur.

D'autres avantages de l'utilisation d'une machine hybride incluent les suivants :

• Moins de dépenses en capital sur l'équipement
• Délais plus rapides
• Moins de stockage d'inventaire requis, économisant l'espace au sol
• La capacité d'usiner l'intérieur de la pièce au fur et à mesure de sa production, permettant un contrôle de qualité supérieur

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