À la découverte de l’impression 3D métal
Ces dernières années, l’impression 3D métal se fait de plus en plus connaître dans le monde avec l’arrivée de plusieurs imprimantes 3D. Elle présente de nombreux avantages. Entre autres, elle offre la possibilité de créer librement des objets en métal, sans passer par les contraintes exigées par les techniques de moulage. Cette impression permet aussi d’acquérir des pièces plus solides, imitables ou convertibles à l’envi, tout en évitant les coûts liés au réoutillage. Ce guide vous montrera une vue d’ensemble sur la pratique de l’impression 3D en métal.
Qu’est-ce qu’une impression 3D ?
L’impression 3D est une fabrication additive qui regroupe les procédés de création de pièces en volume par ajout de matière ou par empilement de couches successives. Elle permet de créer un objet réel par le biais d’un outil de conception assistée par ordinateur (CAO).
C’est une technologie qui est très appréciée dans plusieurs secteurs tels que l’aéronautique, l’automobile ou encore le milieu médical. Le recours à l’impression 3D permet d’obtenir des pièces en métal complexes à des prix relativement bas par rapport à des techniques de création traditionnelles comme l’usinage ou encore la coulée sous vide.
Avec les différentes imprimantes 3D métal disponibles sur le marché, les opportunités sont beaucoup plus nombreuses. Les experts peuvent choisirent entre la fusion sur lit de poudre, le dépôt de métal ou encore les systèmes hybrides.
Quelle est la particularité de l’impression 3D métallique ?
Le domaine de l’impression 3D métallique est en plein essor. Il s’agit notamment d’une technique de fabrication alternative qui a recours au laser pour fondre la poudre métallique. Au contraire des autres technologies, elle n’emploie pas de lit à poudre.
Elle utilise une buse d’alimentation pour propulser la poudre directement dans le faisceau du laser. Cette technique ressemble de près au modelage par dépôt de filament en fusion. La similitude se montre dans le fait que la buse est capable de se déplacer pour déposer le métal en fusion.
Les anciens fabricants et les nouveaux acteurs font de leur mieux pour créer des imprimantes plus rapides, moins coûteuses et plus faciles à manipuler, pour passer le cap de l’industrialisation.
Quel est le mode de fonctionnement des imprimantes 3D supportant le métal ?
À l’image des autres techniques d’impression 3D, les imprimantes 3D métalliques créent des pièces en ajoutant une couche de matériau successivement sur la base d’une conception 3D numérique, d’où l’appellation provisoire de fabrication additive. De cette manière, les pièces peuvent être fabriquées avec des géométries impossibles à créer avec les techniques soustractives habituelles ou formatives. Il est utile de préciser que ces manœuvres ne nécessitent pas d’outillage spécialisé.
Les procédés spécifiques empruntés par chaque imprimante 3D métal pour créer une pièce varient en fonction de la technologie :
- Fusion sur lit de poudre
- Jet de liant
- Extrusion de métal
- Dépôt sous énergie concentrée
- Fabrication additive par ultrasons
Est-ce qu’il y a d’autres procédés ?
Au fil des années et sur la base de technologies d’impression 3D plastique éprouvées comme le dépôt de matière ou le procédé SLA, d’autres systèmes d’impression 3D métal ont vu le jour. Ce type d’impression a aussi été employé pour donner naissance à des outillages pour la création « traditionnelle » des métaux, comme le moulage au sable ou le moulage de précision.
De nos jours, les technologies d’impression 3D métal les plus utilisées sont le frittage laser direct de métal (DMLS), la fusion sélective par laser (SLM), le jet de liant et l’extrusion de métal.
Quels sont les avantages de l’impression 3D métallique ?
Le recours à la fabrication additive ou impression 3D métallique présente de nombreux avantages autant pour les particuliers que pour les professionnels. Le plus important d’entre tous est de loin la vitesse de conception des pièces. À l’inverse d’un modèle classique, une imprimante 3D en métal exécute le travail en quelques heures.
De plus, la grande flexibilité de conception constitue également un avantage non négligeable. En effet, l’adoption d’une impression 3D en métal offre la possibilité de créer des pièces sans avoir à passer par une forge ou de l’usinage. Avec les technologies DMLS et DMD, il est désormais possible d’imprimer des pièces très résistantes avec une haute qualité de finition, et ce sans impacter sur le coût de fabrication.
Hautement sécurisée, la fabrication additive offre la possibilité de contrôler avec précaution chaque pièce avant de les imprimer. Cela évite d’obtenir des modèles défectueux avant la production en série.
L’aéronautique a été le premier domaine à utiliser le métal imprimé, en vue de réparer des pièces détachées complexes et coûteuses. À titre d’exemple, le projet MX3D consiste à imprimer en 3D un pont en métal directement au-dessus d’un canal. Les imprimantes sont robotisées pour œuvrer directement sur place.
Quelles sont les limitations de l’impression 3D métal ?
Quand bien même l’impression 3D ne consomme pas beaucoup d’énergie et ne nécessite en général que d’un seul individu à sa commande. D’autant plus que son prix de fabrication reste assez élevé. De nombreux devis impression 3D peuvent être mis en place afin de trouver le meilleur fournisseur, principalement pour une production en série.
Cependant il n’est pas possible d’envisager une production à grande échelle à cause du fait que le prix d’une pièce ne change pratiquement pas. En outre, la quasi-totalité des pièces en métal imprimées est encore obligée de passer par de nombreux traitements avant d’être utilisée.
Quels sont les matériaux utilisés pour l’impression 3D métal ?
La liste de métaux disponibles pour l’impression 3D en métal ne cesse de s’allonger de jour en jour. Les professionnels peuvent faire un choix sur les alliages suivants :
- Acier inoxydable
- Acier à outil
- mélange de titane
- Alliage d’aluminium
- Super mélange à base de nickel
- Combinaison cobalt-chrome
- Mélange à base de cuivre
- Métaux précieux (or, argent, platine…)
- Métaux exotiques (palladium, tantale…)
Que sait-on sur le coût et les solutions alternatives à l’impression 3 en métal ?
Même s’il est très énergique au niveau du marché mondial de l’impression 3D, l’impression 3D en métal renferme un ensemble de technologies encore coûteuses. Cependant, le coût de l’impression 3D en métal dépend généralement de 3 éléments :
- Le coût des imprimantes 3D pouvant produire en métal,
- Le coût des consommables,
- La nécessité d’une main-d’œuvre qualifiée pour utiliser la machine afin de définir les paramètres d’impression 3D dans quelques cas, déterminer l’épaisseur de coucher, l’orientation de la pièce sur le volume de production…
Au même titre que l’impression 3D en métal, d’autres métaux peuvent être créés en impression 3D par le biais de ces mêmes technologies. De cette façon, il est dorénavant possible d’imprimer des métaux comme l’aluminium, le titane, des alliages base cobalt/ nickel…
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