L'aluminium est un métal extrêmement viable pour la fabrication, utilisé et recyclé dans le monde entier pour la fabrication de millions de structures et de pièces, allant des lignes électriques à l'électronique. Ce matériau est également très apprécié pour l'impression 3D métal en raison de sa haute résistance et de son faible poids ; en fait, l'aluminium peut réduire considérablement le poids des pièces par rapport aux produits de fabrication traditionnelle.
Les passionnés d'impression 3D sont généralement impatients de découvrir ce que Shapeways propose dans la gamme de matériaux, et en particulier pour l'impression 3D avec du métal. La demande de fabrication avec des matériaux comme l'aluminium se poursuit également à un rythme rapide, car d'autres entreprises travaillent plus fort pour offrir de nouveaux services à leurs propres clients. Travailler plus intelligemment et fabriquer plus intelligemment signifie souvent de manière intuitive sous-traiter la fabrication additive métallique aux experts de Shapeways.
AlSi10Mg offre des fonctionnalités uniques pour l'impression 3D
Shapeways propose AlSi10Mg pour l'impression 3D avec fusion laser sélective (SLM). Mélange d'aluminium, de silicium et de magnésium, l'AlSi10Mg est utilisé pour fabriquer des pièces et des prototypes solides et hautement fonctionnels qui aident à accélérer le développement de produits et à améliorer les performances.
Bien que ce métal puisse manquer de la résistance supérieure de l'acier ou du titane, l'aluminium est populaire pour les pièces nécessitant une résistance à la corrosion, ainsi que des parois plus minces dans la géométrie, ce qui peut être un défi à trouver dans la fabrication additive. AlSi10Mg offre une résistance à la température ainsi qu'aux hautes pressions et convient aux produits nécessitant une résistance et une précision élevées.
Il y a aussi de petites quantités de fer incluses dans cet alliage d'aluminium, mais ce sont les niveaux de silicium qui renforcent AlSi10Mg au-delà de l'utilisation du métal pur lui-même. La résistance à la corrosion est due à la couche d'oxyde qui se forme naturellement à la surface du matériau. AlSi10Mg est également doux pour la peau et résistant à la chaleur jusqu'à 570c/1058f.
D'autres propriétés matérielles incluent :
Bon rapport résistance/masse.Faible densité, ce qui permet la production de pièces très résistantes mais légères.Haute conductivité thermique, utile pour l'impression 3D de pièces comme les échangeurs de chaleur pour de nombreuses applications d'ingénierie.Très haute conductivité électrique, utile pour les pièces comme les fils électriques utilisé dans les applications de puissance.
Shapeways propose ce métal dans une finition standard uniquement.
Comment fonctionne la fusion laser sélective
Chez Shapeways, la technologie SLM permet d'imprimer en 3D des pièces métalliques solides rapidement et sans outillage. Les alliages d'aluminium comme AlSi10Mg permettent la rigidité, la précision et la conductivité thermique élevée requises pour les pièces et outils fonctionnels.
La fusion laser sélective (SLM) est connue pour ses origines au milieu des années 90, créée avec d'autres méthodes de fusion sur lit de poudre à l'Institut Fraunhofer ILT en Allemagne lors d'un projet de recherche majeur. SLM est une sous-catégorie de la technologie de fusion laser sur lit de poudre, qui englobe également l'impression 3D avec des thermoplastiques ; ici, cependant, l'impression 3D métallique avec SLM utilise un laser pour faire fondre complètement chaque couche au-dessus du point de fusion plutôt que de simplement l'amener au point minimal où les particules sont fusionnées. Et tandis que la chaleur peut être distribuée plus uniformément dans des technologies comparables comme la fusion par faisceau d'électrons (EBM) où des températures élevées sont utilisées dans une atmosphère sous vide, les surfaces sont généralement plus rugueuses et la précision est diminuée.
La technologie de fusion sur lit laser s'apparente quelque peu à celle du soudage, car les particules métalliques sont fondues et fusionnées ensemble – et en fait, cette méthode est souvent appelée « soudage au laser ».
« Métal – La fusion laser sur lit de poudre est une technologie mature, qui a été utilisée dans de nombreuses applications d'utilisation finale des industries aérospatiale à médicale », a déclaré Thomas Murphy, chef de produit principal, produits physiques chez Shapeways, en expliquant pourquoi tant d'OEM comptent toujours sur cette méthode pour l'impression 3D métal aujourd'hui.
SLM offre de nombreux avantages, notamment :
La capacité de travailler avec une variété de métaux d'impression 3D, y compris l'aluminium, qui offrent une densité élevée. Un processus très efficace qui utilise moins d'énergie et moins de ressources matérielles par rapport à la fabrication traditionnelle. Production de qualité de produits très complexes avec des conceptions complexes. Personnalisation lourde pour maximiser les performances des pièces fonctionnelles pour les applications critiques.
Tout commence par un fichier numérique, car les données CAO sont traduites en une conception 3D qui est découpée et préparée pour l'impression 3D. Dans le cas de l'aluminium, les particules de poudre métallique sont dispersées sur la plate-forme de fabrication, puis frittées lorsqu'un laser fournit de la chaleur, faisant ainsi fondre les couches jusqu'à ce que la structure finale soit terminée.
Des supports sont requis dans l'impression 3D SLM
Les supports sont essentiels pour protéger les pièces présentant des caractéristiques complexes et des surplombs contre les déformations pouvant survenir en raison de contraintes internes ou résiduelles lors de l'impression 3D. Selon la complexité de la géométrie, de nombreux supports peuvent être utilisés pour protéger une pièce contre les fissures ou le gauchissement pendant la production. Cela est particulièrement vrai pour les pièces métalliques plus grandes, qui peuvent également nécessiter un système de support beaucoup plus sophistiqué.
"Lorsque vous frittez cette poudre métallique, elle devient en fait plus dense", a déclaré Murphy. "Ce matériau tomberait et vous ne pourriez pas fritter la couche suivante dessus sans supports fixant la pièce sur la plaque de construction."
Une fois les pièces complètement refroidies, les supports sont retirés en post-traitement à l'air comprimé.
L'aluminium est utilisé dans des applications critiques
La possibilité d'imprimer en 3D avec des ressources plus récentes comme le métal signifie de plus grandes opportunités d'innovation et de fabrication, ainsi que plus d'opportunités de se développer dans un large éventail d'applications. Cela signifie également que les concepteurs et les ingénieurs sont en mesure d'aller de l'avant avec des produits qui auraient été impossibles à fabriquer en utilisant des méthodes conventionnelles, en se tournant vers l'aluminium et la possibilité d'imprimer une structure très solide qui peut également être très flexible et offrir d'excellentes fonctionnalités telles que des propriétés thermiques. trop.
L'impression 3D SLM avec la fine poudre métallique dérivée d'AlSi10Mg est extrêmement précieuse pour des applications telles que :
Pièces et prototypes fonctionnels automobiles et ferroviairesPièces aérospatialesTechnologie des dronesPièces de véloOutils et accessoires Composants structurels
Des composants innovants ou repensés peuvent être imprimés en 3D en métal pour des applications telles que l'aérospatiale, en améliorant les turbines avec de nouvelles pièces installées dans des ensembles plus grands pour des performances améliorées. été possible auparavant.
L'impression 3D avec du métal et d'autres matériaux comme l'aluminium ouvre également la voie aux entreprises impliquées dans l'automobile et les chemins de fer pour reconstruire et fabriquer des pièces obsolètes, et pour conserver des stocks de pièces de rechange selon les besoins ; par exemple, un véhicule plus ancien ou un train en cours de restauration, de réparation ou d'entretien peut nécessiter le remplacement d'une pièce impossible à trouver car plus personne ne les vend. Avec un scan 3D rapide, cette partie peut être reproduite en impression 3D. Il est même possible d'apporter des améliorations et des personnalisations supplémentaires, ainsi que de nombreuses itérations pour assurer un ajustement parfait.
Les pièces de rechange peuvent également être conservées à la demande, offrant ainsi la possibilité de révolutionner la façon dont les pièces sont conservées et stockées. Plutôt que de collecter la poussière sur les étagères et de devenir elles-mêmes obsolètes, les pièces peuvent être stockées sur des fichiers numériques et imprimées en 3D selon les besoins.
L'impression 3D métal continue de s'accélérer
Comprendre la technologie est essentiel, en particulier lorsqu'il s'agit d'imprimer en 3D avec du métal. Alors que les opportunités de marché accélérées abondent, de nombreux types différents de matériaux, de matériel et de technologies deviennent disponibles. Dans l'impression 3D métal avec SLM, cela inclut également une variété d'autres technologies telles que la fusion par faisceau d'électrons (EBM), la modélisation par dépôt en fusion (FDM), le jet de matériau et le jet de liant. Shapeways propose également l'impression 3D avec d'autres matériaux métalliques par jet de liant, ainsi que le moulage de métal pour des applications telles que la haute joaillerie.
Plaçant l'impression 3D métal à l'honneur, Grand View Research montre que la taille du marché de l'impression 3D métal devrait atteindre 2,36 milliards USD d'ici 2028, avec une croissance à un TCAC de 25,7% au cours de la période de prévision.
« La croissance du marché est attribuable à la rentabilité des pièces imprimées en 3D, aux délais de livraison réduits et au développement de pièces complexes pendant la production », déclarent-ils.
Et bien que la vitesse et les économies sur le résultat net comptent parmi les avantages les plus motivants, les coûts élevés associés à la configuration de l'impression 3D ne peuvent toujours pas être négligés pour les entreprises qui souhaitent économiser un capital précieux :
« Jusqu'à très récemment, la complexité et le coût élevé des imprimantes 3D métal limitaient l'utilisation de la fabrication additive aux pièces de grand volume et de faible valeur. Les prix des imprimantes SLM et DSLM commencent à 400 000 USD et peuvent aller au-delà de 1 000 000 USD et ils nécessitent également des environnements soigneusement contrôlés et des travailleurs hautement qualifiés », indique d'autres données de Grand View Research.
Bien que les imprimantes 3D métalliques – et d'autres imprimantes également – puissent être extrêmement chères, cela fait partie de la beauté de travailler avec Shapeways. D'autres fabricants peuvent externaliser leurs besoins d'impression 3D sans avoir à investir des centaines de milliers de dollars ou plus dans le matériel.
Explorer d'autres options de matériaux
Avec plus de 90 matériaux et différentes finitions disponibles, les matériaux d'impression 3D de haute qualité sont une immense source de fierté chez Shapeways. Un grand soin est apporté au choix de toutes les ressources, ainsi qu'à la recherche de nouveaux partenaires de fabrication et fournisseurs. Chaque offre de matériaux est unique et possède également ses propres spécifications techniques.
Pour obtenir l'apparence parfaite de toute pièce imprimée en 3D, consultez les options de matériaux proposées par Shapeways. Chaque matériau répertorié indique les options de finition disponibles pour garantir que vos pièces esthétiques ont une belle apparence et que vos pièces fonctionnelles fonctionnent comme vous en avez besoin à la fin.
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À propos des Shapeways
Profitez des avantages de cette technologie de pointe et d'une large gamme de matériaux de Shapeways pour imprimer en 3D vos créations avec précision, détails complexes et sans minimum ni limites en termes de personnalisation de masse ou de commandes de pièces uniques. Shapeways a travaillé avec plus d'un million de clients dans 160 pays pour imprimer en 3D plus de 21 millions de pièces ! Lisez les études de cas, apprenez-en plus sur les solutions Shapeways et obtenez des devis instantanés ici.
La publication Metal 3D Printing: An In-Depth Guide to Aluminium est apparue en premier sur Shapeways Blog.
