Qu'est-ce que la fabrication additive ?

Fusion en lit de poudre (PBF)

La fusion sur lit de poudre (DIN : fusion sur lit de poudre) est le procédé dominant dans l'industrie des métaux. Les pièces sont produites en construisant le matériau couche par couche. Les différentes couches correspondent à des "tranches" horizontales d'une image CAO tridimensionnelle de la pièce à produire. Ces couches sont ensuite utilisées pour calculer un programme de contrôle qui dirige un faisceau laser ou électronique sur ces coupes avec une grande précision pour fusionner le matériau sur toute leur surface. La zone adhère à la couche précédente et se solidifie lorsque le matériau refroidit. Une fois la couche fondue, une nouvelle couche de poudre est appliquée. DMG MORI est représentée avec succès sur le marché par la série LASERTEC SLM.

Extrusion de matériaux (MEX)

Dans le processus d'extrusion, le matériau est distribué de manière sélective à travers une buse ou un orifice. La buse mobile, également appelée extrudeuse, applique une couche de matériau, après quoi l'extrudeuse ou la plate-forme de construction est relevée ou abaissée et le processus est répété. Le MEX permet d'imprimer différents matériaux. Il s'agit principalement de thermoplastiques (par exemple ABS, Nylon, PEEK, PLA). En général, l'extrusion de matériaux permet de traiter des matériaux pâteux. Il peut s'agir de béton ou de céramique, mais aussi de produits alimentaires tels que le chocolat ou la pâte.

Photo polymérisation en cuve (VPP)

Dans le procédé VPP (DIN : photopolymérisation en bain), la résine polymère liquide est sélectivement durcie dans un réservoir par polymérisation activée par la lumière. Les deux types courants de VPP utilisent soit un laser, soit des diodes électroluminescentes (DEL) associées à un traitement numérique de la lumière (DLP) comme source d'énergie pour polymériser la résine. Les systèmes VPP basés sur le laser durcissent généralement une couche avant que le volume de construction ne soit abaissé et qu'une nouvelle couche de photopolymère liquide ne soit appliquée sur la zone de construction.

Jet de liant (BJT)

Dans le procédé de projection de liant (DIN : application de liant à jet libre), une tête d'impression applique des gouttelettes de liant sur le matériau et fusionne les particules selon un modèle prédéterminé. Les polymères, les métaux, les céramiques ou le sable peuvent être traités. Lorsqu'une couche est terminée, la plate-forme d'impression descend et une nouvelle couche de poudre est appliquée sur la plate-forme de construction. Les pièces produites par le processus de projection de liant nécessitent généralement un post-traitement pour améliorer leurs propriétés mécaniques. Il peut s'agir d'ajouter un adhésif supplémentaire ou de placer la pièce dans un four pour fritter les particules.

Jets de matière (MJT)

Dans le procédé MJT (DIN : application de matériau à jet libre), des gouttelettes d'un photopolymère ou d'un autre matériau semblable à la cire sont appliquées de manière sélective par les têtes de buse. La lumière UV est utilisée pour durcir et solidifier le matériau. Une fois qu'une couche est durcie, les buses de la tête d'impression appliquent un nouveau matériau couche par couche. Ce processus peut être utilisé pour imprimer différentes combinaisons de matériaux afin de créer des propriétés ou des couleurs différentes sur l'ensemble de la pièce.

Dépôt d'énergie dirigée (DED)

Dans le procédé de dépôt par énergie dirigée (DIN : application de matériau avec apport d'énergie dirigée), un matériau est fondu par l'application d'une énergie thermique dirigée. Le matériau de départ est une poudre ou un fil métallique. Ce procédé produit des pièces de forme presque nette et nécessite généralement un usinage pour obtenir les tolérances requises. C'est pourquoi le procédé DED est souvent associé à une fraiseuse (commercialisée par DMG MORI sous le nom de LASERTEC DED hybridseries). Le procédé DED peut également usiner plusieurs matériaux. Sa particularité est qu'il peut également être utilisé pour réparer des pièces endommagées en appliquant le matériau directement sur les zones endommagées.

Laminage de feuilles (SHL)

Le laminage de feuilles (DIN : laminage de couches) est l'assemblage de composants par empilage et laminage de fines couches de matériaux à l'aide d'un procédé adhésif ou de soudage. Les matériaux qui peuvent être stratifiés sont le métal, le papier, les polymères ou les composites. Les contours de la couche sont généralement créés par un processus d'usinage avant ou après l'application d'une couche ou d'un matériau. Les variantes possibles du processus sont la fabrication additive par ultrasons (UAM), la stratification par dépôt sélectif (SDL) ou la fabrication d'objets stratifiés (LOM). Comparés à d'autres techniques additives, ces procédés sont relativement peu coûteux et rapides, mais offrent également une conception moins précise.

La fabrication additive : une technologie prometteuse

L'énorme polyvalence de la fabrication additive est évidente dans la variété des formes et des matériaux qui peuvent être traités. Par conséquent, la fabrication additive s'est déjà imposée dans de nombreux domaines d'application, tels que l'ingénierie mécanique, la fabrication d'outils et de moules, la technologie médicale et l'aérospatiale. Si l'on considère le potentiel remarquable de la technologie de l'impression 3D, on constate qu'elle n'en est encore qu'au début de ses possibilités. Dans l'ensemble, on estime qu'elle a le pouvoir de modifier profondément et durablement la fabrication industrielle - toujours animée par la vision de pouvoir produire des produits individualisés et personnalisés rapidement et de manière rentable. Les matériaux, la taille des composants, la précision, la fiabilité et la répétabilité sont au cœur du processus de développement. Parmi les autres défis à relever figurent le post-traitement automatisé, la normalisation de la fabrication additive et des procédures d'essai, ainsi que la formation des opérateurs et des ingénieurs responsables de la conception et de la construction des pièces additives, des machines CNC et des centres d'usinage.

Polyvalence au-delà de l'utilisation industrielle

L'histoire de la fabrication additive ne se limite pas à l'industrie. En médecine, par exemple, les applications potentielles vont de l'éducation et du diagnostic à la préparation des procédures chirurgicales et à la fabrication d'implants médicaux et de prothèses. De grands espoirs sont également placés dans la vision du "bioprinting", l'"impression" des propres cellules du corps. Cependant, l'impression 3D avec des matériaux organiques en est encore au stade de la recherche fondamentale.

Dans le domaine de la construction et de l'architecture, les possibilités de la fabrication additive sont plus tangibles et donc plus faciles à imaginer. La production de modèles de conception en 3D pour la planification de la construction est déjà courante. Même l'impression de l'enveloppe d'une maison n'est plus un rêve utopique. Les avantages de la fabrication additive en termes de productivité, d'automatisation CNC et de protection de l'environnement sont à l'origine de la mise en œuvre de ces applications.

Les processus de fabrication additive suscitent l'intérêt pour la technologie et l'innovation

L'impression 3D et la fabrication additive sont de plus en plus populaires dans le secteur privé également. En témoignent non seulement la popularité des images de soi matérialisées, mais aussi les imprimantes proposées par les magasins discount et les nombreuses communautés 3D où les inventeurs partagent leurs astuces et leurs données. Les processus de fabrication additive sont généralement bien accueillis, ce qui a pour effet secondaire d'accroître l'intérêt de la société pour la technologie et l'innovation. Les innombrables petits exemples du secteur privé montrent clairement comment l'impression 3D peut réduire considérablement l'impact sur l'environnement grâce à une faible consommation d'énergie et de matériaux et à une réduction des déchets dans le cadre d'une production personnalisée.