Les matériaux métalliques continuent d'être très demandés pour l'impression 3D, ce domaine de l'industrie se développant à un rythme accéléré. Utilisée dans de nombreuses applications industrielles de premier plan, l'impression 3D métal est utilisée par les grandes organisations aérospatiales et les fabricants comme les constructeurs automobiles en raison de la vitesse de production et de la résistance des matériaux.
Acier d'impression 3D avec jet de liant
À mesure que l'impression 3D métallique arrive à maturité, le jet de liant est une technologie populaire pour la fabrication de pièces hautes performances et est principalement utilisé par le partenaire de fabrication de Shapeways, ExOne. Conformément à l'engagement continu de Shapeways à s'approvisionner également en d'autres matériaux tiers, il est important de noter qu'ExOne, fondée en 1995, possède également une vaste expérience dans l'impression 3D avec des matériaux comme la céramique et même le sable.
« À peu près au même moment où nous avons commencé à travailler avec Shapeways, nous sommes également passés à l'utilisation de l'acier inoxydable », a déclaré Brandon Cary, directeur des ventes techniques chez ExOne. « Nous nous concentrons beaucoup sur l'automobile et nous touchons beaucoup aux marchés industriels comme l'aérospatiale et la défense également. Nous sommes également en pleine transition vers le médical aujourd'hui et avons toujours eu beaucoup de succès dans l'architecture, ainsi que dans les lignes axées sur le consommateur, ainsi que dans des domaines comme les bijoux.
« Le secteur des métaux directs connaît une croissance agressive à mesure que la fabrication additive se développe dans le monde. »
Imprimantes 3D Métal ExOne
Pour les pièces métalliques imprimées en 3D de Shapeways, le jet de liant est effectué avec le M-Flex et le X1 25Pro, tous deux capables d'imprimer avec de la poudre métallique. Un adhésif, ou agent liant, recouvre et sature la plaque de construction de l'imprimante, couche par couche, créant ainsi la structure solide imprimée en 3D.
Les pièces métalliques imprimées en 3D sont durcies, puis dépoudrées en post-traitement. Ensuite, les pièces sont soumises à une opération de frittage thermique. Les variables sont présentes en fonction du matériau ; par exemple, en utilisant l'acier, il y a moins de retrait dû à la combinaison avec le bronze. Les matériaux de support ne sont pas nécessaires lors de l'impression avec l'une ou l'autre des imprimantes 3D métalliques, car la poudre environnante agit comme une force de stabilisation. Cependant, des supports peuvent être nécessaires pendant le processus de frittage, avec des matériaux comme les grains d'aluminium.
Avantages de l'impression 3D métal avec les imprimantes ExOne M-Flex et X1 25Pro
Durabilité et efficacité de la production
Un grand pourcentage de la poudre métallique est recyclé, ajoutant une durabilité considérable au processus. Les pièces métalliques imprimées en 3D ne représentent que sept à dix pour cent de chaque construction, ce qui signifie que toute la poudre restante peut être tamisée et réintroduite avec de la poudre vierge. Les liants sont recyclés lors de l'impression 3D avec du métal dans le jet de liant également.
La M-Flex et la X1 25Pro sont toutes deux utilisées pour imprimer en 3D des poudres métalliques, mais la M-Flex est équipée d'un système ACT pour un compactage avancé dans l'impression de poudres fines jusqu'à 15 microns, tandis que la X1 25Pro imprime jusqu'à 5 microns et fait également partie d'un programme bêta pour l'acier inoxydable 316L, actuellement imprimé en 3D principalement sur le M-Flex.
« Les détails d'un composant dépendent de la taille de la poudre elle-même et de l'épaisseur de la couche », a déclaré Cary. « Plus la couche est fine, plus la poudre est fine, plus la résolution finale peut être fine. La poudre est responsable de votre densité finale, des propriétés du matériau, de la résolution et de tout.
Les avantages du jet de liant comprennent :
Impression de gros volumes à des vitesses élevées Liberté de conception grâce à une limitation moindre de la production Déchets de matériaux considérablement réduitsFlexibilité de l'impression 3D avec différents types de matériaux
L'acier offre une haute résolution, une résistance élevée à l'usure, une longévité accrue des produits et plus de sept finitions sont disponibles. Avec l'alliage unique, des pièces très denses et solides avec des géométries complexes peuvent être imprimées, ainsi que des caractéristiques extrêmement fines et solides.
Les applications populaires pour l'impression 3D avec de l'acier incluent :
Dispositifs médicauxFers de marquage et brûleursPièces automobiles pour la restauration de véhicules anciensOutillageAccessoiresBijoux
L'épaisseur de la paroi est l'un des problèmes critiques de l'impression 3D métallique qui motive les considérations de conception. Les épaisseurs de paroi minimales doivent être respectées car les parois minces ont de bonnes chances de provoquer une distorsion à l'arrière du processus de fabrication.
La police et les détails sont également une autre considération pour les concepteurs. Le texte, les chiffres et les détails doivent avoir une épaisseur de paroi minimale de 0,8 mm pour s'assurer que tout le texte apparaît sur la pièce et n'est pas délavé lors de l'impression 3D. Des considérations doivent également être prises pour le dépoudrage, en termes de trous intérieurs et de cavités. Les coins intérieurs et les intersections pointues doivent avoir des « bords arrondis », ainsi que des bords coupants, arrondissant l'intérieur des coins.
« Nous aimons voir les nouveaux designs proposés par les clients et nous les encourageons à continuer à pousser et à sortir des sentiers battus chaque jour », a déclaré Cary.
Matériaux métalliques disponibles chez Shapeways
Acier inoxydable 316L – Un alliage unique composé à 100 % d'acier inoxydable, ce matériau est un métal industriel qui peut être utilisé pour des produits d'impression 3D comme des machines mécaniques ou des outils chirurgicaux. Résistant aux deux extrêmes à basses et hautes températures, l'acier inoxydable 316L est également très résistant à la corrosion. En savoir plus sur les directives de conception ici.
Acier – Ce matériau est combiné avec du bronze pour créer un matériau composé à 60 % d'acier et à 40 % de bronze. La couleur va du gris argenté au bronze rougeâtre. En savoir plus sur les directives de conception ici.
D'autres types de métal avec l'impression 3D de Shapeways incluent :
Aluminium – Imprimé en 3D avec la fusion sélective au laser, l'aluminium est recommandé pour les applications extérieures en raison de sa résistance à la corrosion et de sa conductivité électrique et thermique élevée. Ce matériau est conçu pour les pièces d'utilisation finale qui doivent être solides, très précises et de faible poids.
Or, argent, platine, cuivre et autres métaux précieux – des moules imprimés en 3D sont créés pour la coulée de métaux avec des matériaux de haute qualité pour des applications comme la joaillerie, et l'étude de cas Groen et Boothman est un excellent exemple, mettant en évidence leur série de bracelets en argent sterling Elements. Des matériaux comme le cuivre sont encore plus polyvalents dans la coulée de cire, utilisés pour fabriquer des accessoires marins, des dispositifs mécaniques comme les échanges thermiques, la décoration intérieure et les prototypes.
En savoir plus sur tous les matériaux et technologies disponibles chez Shapeways ici.
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La publication Metal 3D Printing is Rising in Popularity est apparue en premier sur Shapeways Blog.
