L'impression 3D métal est considérée comme le summum de l'impression 3D. Lorsqu'il s'agit de force et de durabilité, rien ne vaut le métal. Le premier brevet pour l'impression 3 D sur métal concerne le dmls (direct metal laser sintering), déposé par l'allemand eos dans les années 1990. Depuis lors, l'impression 3D métal a évolué vers de nombreux types de procédés d'impression. Aujourd'hui, toutes les imprimantes 3D en métal utilisent online payment providers généralement l'un des quatre procédés suivants : fusion sur lit de poudre, injection de liant, dépôt par énergie directe et extrusion de matériau.

△Métal impression 3D

Fusion de lits de poudre métallique

Procédés techniques couramment utilisés : DMLS (frittage par laser à impact direct de matériaux métalliques), SLM (fusion par laser à usage sélectif) et EBM (fusion par faisceau d'électrons).

Description : En utilisant la technologie de fusion PBF, les entreprises produisent des pièces métalliques que nous pouvons rendre idéales pour des applications exigeantes dans les secteurs de l'aérospatiale et du développement automobile en Chine en réduisant les contraintes résiduelles et le contrôle interne des défauts.

Frittage laser direct de métaux (dmls) : des objets peuvent être fabriqués à partir de presque tous les alliages métalliques. Le frittage laser direct de métaux laisse une très fine couche de poudre métallique sur la surface. Le laser traverse lentement et régulièrement la poudre frittée en surface et les particules internes du métal fusionnent, même si elles ne sont pas chauffées jusqu'à l'état de fusion complète. Une couche supplémentaire de poudre est ensuite appliquée et frittée afin d'"imprimer" une section transversale de l'objet à la fois. Le principal avantage de la Dmls est qu'elle produit des objets exempts de contraintes résiduelles et de défauts internes,whatsminer m31 ce qui est très important pour les pièces métalliques fortement sollicitées (par exemple, les pièces aérospatiales ou automobiles), tandis que son principal inconvénient est qu'elle est très coûteuse.

Fusion sélective par laser (SLM) : un laser à haute puissance est utilisé pour faire fondre complètement chaque couche de poudre métallique, plutôt que de simplement la fritter, ce qui produit un objet imprimé très dense et résistant. Actuellement, ce procédé ne peut être utilisé que pour certains métaux tels que l'acier inoxydable, l'acier à outils, le titane, les alliages cobalt-chrome et l'aluminium. Les gradients de température élevés du procédé de fabrication SLM peuvent également entraîner des contraintes et des dislocations dans le produit final, ce qui peut nuire aux propriétés physiques.

Fusion par faisceau d'électrons (EBM) : très similaire à la fusion sélective par laser, elle est capable de produire des structures métalliques denses. La différence entre ces deux technologies de l'information est que l'EBM utilise un faisceau d'électrons plutôt qu'un laser pour faire fondre la poudre métallique. Actuellement, la fusion par faisceau d'électrons ne peut être utilisée que pour gérer un nombre limité de métaux. Bien que les alliages cobalt-chrome puissent également être utilisés efficacement, les alliages de titane restent la principale matière première de ce procédé traditionnel. Cette technologie de recherche est la principale méthode utilisée par les entreprises pour produire des pièces destinées à la fabrication de l'industrie aérospatiale.

Les avantages de cette technologie : elle peut être fabriquée avec une grande précision, avec une géométrie quasi nulle. Un large éventail de métaux est utilisé, y compris les alliages de titane les plus légers et les alliages de nickel haute température les plus résistants, des problèmes difficiles à traiter avec les développements informatiques traditionnels de la Chine en matière de conception et de fabrication. L'analyse des propriétés mécaniques peut être comparée à celle des métaux forgés et permet d'apprendre l'usinage, le revêtement et le traitement 3d moldingrequis pour les pièces métalliques fabriquées de manière traditionnelle.

Inconvénients techniques : coûts élevés des matériaux, de la mécanique et de l'exploitation. Les pièces doivent être fixées à la plaque structurelle au moyen d'une structure de support (pour éviter le gauchissement), ce qui génère des déchets et nécessite un post-traitement manuel pour le retrait. De dimensions limitées, la manipulation des poudres métalliques est dangereuse et nécessite un contrôle strict du processus.

ΔPBF fusion sur lit de poudre

Les adhésifs métalliques sont obtenus

Procédés techniques courants : MJF (Multi Jet Fusion), NPJ (Nanomaterial Particles for Jetting)

Description:Cette technique utilise le jet d'encre pour appliquer sélectivement des gouttes d'adhésif sur un lit de poudre plat. La zone recevant les gouttelettes sera durcie et le reste de la poudre restera lâche. Les étapes ci-dessus sont effectuées couche par couche jusqu'à ce que l'objet entier soit produit. Ce procédé peut être utilisé pour traiter les métaux, le sable, les céramiques et d'autres matériaux. Comme les pulvérisateurs métalliques travaillent à température ambiante, il n'y a pas de déformation et aucun support n'est nécessaire. Le jet de colle peut donc être beaucoup plus grand qu'une machine de fusion à lit de poudre, ce qui permet d'empiler les articles et d'utiliser pleinement l'espace du bâtiment. C'est un choix populaire pour les petites séries et la fabrication à la demande.

Avantages techniques : de grandes quantités peuvent être imprimées et les pièces n'ont pas besoin d'être fixées à la plaque de construction, elles peuvent donc être imbriquées pour profiter de tous les rouleaux de construction disponibles. Moins de contraintes géométriques, généralement sans supports. Aucun gauchissement ne se produit, ce qui permet de fabriquer des pièces plus grandes. L'impression est rapide et les coûts d'impression sont inférieurs à ceux du métal fondu revêtu de poudre.

Inconvénients : après l'impression, les pièces doivent subir un dégraissage et un frittage au four qui prennent beaucoup de temps, ce qui entraîne des coûts de machine et de matériel élevés. La porosité est plus élevée que celle de la fusion sur lit de poudre, de sorte que les propriétés mécaniques ne sont pas aussi bonnes et que le choix de matériaux est plus restreint.

ΔLieur pour imprimantes 3D à jet

Dépôt d'énergie directe

Procédés courants : dd (dépôt direct de métal), waam (impression 3D à l'arc), lmd (dépôt de matériau au laser).

Description:Cette méthode consiste à extruder du métal, sous forme de poudre ou de fil, qui est ensuite immédiatement soumis à un impact à haute énergie (la fusion peut être obtenue par arc plasma, laser ou faisceau d'électrons). Le métal en fusion est fondu énergiquement et le bain de fusion descend immédiatement dans l'espace 3D, où il est manipulé en position par un bras robotisé. Elle est très similaire à la soudure et l'une de ses principales applications est donc de réparer des pièces métalliques existantes et d'accroître leur fonctionnalité.

Les principaux avantages de la technologie : le fil est la forme la plus abordable de matériau d'impression 3D métallique à réaliser, certains apprentissage machine même nous pouvons créer des alliages et des gradients de matériaux en utilisant deux façons différentes poudres métalliques. 5 et 6 axes de développement de mouvement peut gérer des modèles de production de l'entreprise sans l'utilisation de matériaux de support de données. Il est possible d'améliorer la réparation des pièces métalliques endommagées et d'ajouter de nouveaux composants. De grands volumes de fabrication, une utilisation plus efficace des matériaux ainsi qu'une densité élevée des pièces, de bonnes propriétés mécaniques et des vitesses d'impression rapides.

Inconvénients de la technologie : mauvaise qualité de surface des pièces, nécessitant souvent un usinage et une finition, petits détails difficiles ou impossibles à réaliser. Coûts mécaniques et opérationnels élevés.

ΔLaser Metal Deposition

Extrusion de matériaux métalliques (MME)

Procédés technologiques couramment utilisés : FDM (modélisation par dépôt de métal en environnement fondu) / FFF (fabrication par filament fondu)

Description:Cette technologie a été créée spécifiquement pour l'impression 3D de métaux bon marché et peut être utilisée par les petites et moyennes entreprises. Les studios de conception, les ateliers d'usinage, les petits fabricants utilisent des extrudeuses de matériaux métalliques pour concevoir, fabriquer de manière itérative des montages et des fixations pour compléter de petits lots. La dernière avancée dans ce domaine est le fil métallique, qui peut être utilisé sur la plupart des imprimantes 3D FDM de bureau, au point que l'impression 3D métallique est accessible à presque tout le monde. Comment fonctionne l'extrusion des métaux :

Imprégner des filaments ou des fils de polymère avec des particules de métal, qui sont imprimés couche par couche en 3d, en fonction de la forme du dessin.

La pièce imprimée en 3D est nettoyée et un peu d'adhésif est retiré.

La pièce peut être placée dans un four de frittage où les particules de matériau métallique fondent pour former un métal solide.

Avantages : Prix abordable, fonctionnement simple et sûr.

Inconvénient technique : les pièces doivent subir le même processus de dégraissage et de frittage que les pièces en liant pulvérisé. Des restrictions plus importantes en matière de géométrie et de support sont nécessaires pour éviter le gauchissement et les pièces présentent une porosité plus élevée et n'atteignent pas les mêmes propriétés mécaniques que le métal forgé. Les pièces ne sont pas aussi denses que lorsqu'on utilise du plomb ou du plomb-acide, et le rétrécissement dans le four n'est pas très précis.

Exemples de pièces de l'imprimante X3D △Mark Forged Metal

Autres procédés d'impression 3D de métaux

Impression par effet Joule : La technologie d'impression par effet Joule de Digital Alloys ressemble beaucoup à la DED, mais le fil est fondu à l'aide d'un courant de travail, plutôt que d'un arc ou d'un faisceau électrique pouvant être chauffé. Cela permet à l'impression étudiante de se développer à un rythme beaucoup plus rapide, et la recherche a maintenant prouvé que la Chine peut imprimer jusqu'à 2 kg de titane par heure pour les entreprises.

Fabrication additive de métal liquide : Vader Systems a créé une technologie de fabrication additive de métal liquide qui dépose des gouttelettes de métal liquide à 1200°C de manière similaire à une imprimante à jet d'encre.

Dépôt électrochimique : l'imprimante 3D Ceres Nano Metal d'Exaddon permet de fabriquer des objets métalliques plus petits que la largeur d'un cheveu humain grâce à des techniques de dépôt électrochimique.

Impression DLP des métaux) : ADMATEC et Prodways proposent l'impression DLP des métaux. Comme pour l'extrusion de matériaux métalliques, les poudres métalliques sont mélangées à des résines photopolymères et les pièces imprimées en 3D doivent subir le même processus de dégraissage et de frittage que l'extrusion de matériaux métalliques.

Cold Spray Metal Printing (CSPM) : La Cold Spray Metal Printing a été utilisée à l'origine par la NASA pour construire un objet cible en métal destiné à être transporté dans l'espace. La principale caractéristique de développement est qu'il est rapide (6 kg par heure d'aluminium ou de cuivre), l'inconvénient est que nous ne sommes pas aussi précis que nous pourrions l'être. Les entreprises australiennes Titomic et SPEE3D sont les pionnières de cette technologie de recherche.

Durcissement par ultrasons (uam) : utilisation du son pour coller des couches de film métallique ensemble, en coupant l'excès de chaque couche avant de coller la suivante, une combinaison d'additifs et d'impression 3D. une série d'imprimantes 3D à couches ultrasoniques de Fabrisonic utilise cette technologie.

Lenticulaire : une méthode basée sur le laser qui nécessite un environnement très contrôlé. Le processus nécessite un conteneur scellé et utilise généralement de l'argon pour éliminer l'oxygène et minimiser les niveaux d'oxydation. Les lasers à lentille sont disponibles dans des gammes de puissance allant de 500 watts à 4 kilowatts. Ils peuvent être utilisés sur les alliages de titane, les aciers inoxydables, les alliages de nickel-chrome, etc. Bien que le maintien d'une chambre sans oxygène puisse être difficile, les lentilles donnent à l'utilisateur une meilleure précision et un meilleur contrôle.

Fabrication par faisceau d'électrons en forme libre (EBF3) : développée à l'origine par la NASA et utilisée principalement dans l'industrie aérospatiale. Cette méthode permet de réaliser des géométries complexes sans gaspiller de matériau, et de créer des formes légères pour favoriser les économies de carburant.

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