De par la rapidité et la facilité de fabrication à partir d’un fichier numérique, La fabrication additive a révolutionné la prototypage en bureau d’étude, la réalisation de maquettes en bureau d’étude ou marketing.
Définition de la fabrication additive – impression 3D :
Technologie numérique par définition, la fabrication additive englobe les procédés de fabrication de pièce par ajout de matière couche par couche selon l’axe Z et à partir d’un fichier numérique 3D.
ISO 17296-3 :2014 : La fabrication additive est un processus d’adhésion de matières premières en vrac pour fabriquer des pièces à partir des données de modèles 3D, couche après couche généralement, par opposition à la fabrication soustractive et méthodes de mise en forme.
Principe de la fabrication additive:
Les pièces sont fabriquées par ajout de couches de matières à partir d’un plateau de fabrication, sans nécessiter d’outillage, à partir d’un fichier de définition l’objet en 3 dimensions. En théorie, le mot d’ordre de la fabrication additive est : dessinez en 3D et c’est imprimé.
Petit historique de la fabrication additive
Les premiers essais pour créer des objets solides avec des photopolymères ont lieu aux États-unis à la fin des années 1960. A ce moment, la fabrication additive relève de la science-fiction avec Arthur C.Clarke évoquant une machine qui allait répliquer les objet comme on imprimait des livre, de l’anticipation avec le Professeur Tournesol qui inventa une photocopieuse tridimensionnelle dans « Tintin et le lac aux requins » en 1972. La fabrication additive émerge de la recherche académique dans les années 80 avec le dépôt des premiers brevets et la création des premières entreprise (1ier brevet en 1984 en France, SLS en 1988, FDM en 1989 avec création de Stratasys).
Les premières imprimantes 3D apparaissent au début des années 2000. L’institut Fraunhofer créée son cluster sur la fabrication additive en 1998. En 2004, Adrian Bowyer crée le projet RepRap, premier projet open source d’imprimante 3D, et donne naissance à la culture maker.
Les technologies sont matures en 2010, et se développent rapidement, aidés par l’expiration des premiers brevets, et sortent du champ exclusif du prototypage. On parle de troisième révolution industrielle, Barack Obama indique en 2013 la volonté d’investir dans la création de centres d’impression 3D dans le but de dynamiser l’innovation et de créer des emplois.
Enjeux de la Fabrication Additive
La conception pour la fabrication additive permet de recréer un produit, l’optimiser et l’améliorer, sans avoir à prendre en compte les restrictions imposées par les méthodes de fabrication telles que l’usinage, l’injection. Cette conception ne se limite pas aux pièces. Le produit peut être revu et amélioré notamment en permettant des réaliser des assemblages intégrés (à la fabrication), de nouvelles structures (lattice, …) permettant des nouvelles performances techniques ou des gains en productivité. Le travail effectué sur le design permet de révéler et exploiter les propriétés des matériaux utilisés, plastique, résine ou métal.
Il existe un grand nombre de procédés de fabrication additive, c’est un monde en constante évolution. La norme ISO17296-2 qui date de 2016 classifie les procédés en 7 grandes familles.
MECASEM s’est équipé de ces deux technologies très complémentaires pour répondre à l’ensemble de vos besoins. Vous pouvez en apprendre plus sur notre site internet en cliquant ici.
Le procédé SLS
Le frittage sélectif au laser (SLS) est un procédé de fabrication additive qui appartient à la famille de la fusion en lit de poudre. Les matériaux utilisés dans SLS sont des polymères thermoplastiques qui se présentent sous forme poudre fine. Le lit de poudre comporte un plateau de fabrication sur lequel est déposé chaque couche de poudre à l’aide d’un rouleau. Un laser de puissance fritte, fusionne les grains de poudre de la couche en fonction du fichier 3D.
Le lit de poudre est totalement couvert de poudre quelque-soit la fabrication. Ce procédé est particulièrement adapté à la fabrication de lots de pièces. Un lot de pièces peut comprendre des pièces uniques, des pièces identiques (série), des pièces personnalisées.
Le procédé apporte une précision de fabrication une cohérence matière entre couche très forte. La poudre non frittée assure le maintien en place des pièces durant leur fabrication, soutient les zones de fabrication sont en surplomb, et ne nécessite pas la fabrication de supports.
Ainsi, le procédé SLS vous pouvez créer de nombreuses géométries, complexes, fines, sans vous soucier des limitations liées au support de vos pièces.
Le procédé SLS est particulièrement indiqué pour les fabrications suivantes :
- Structures en treillis en 2 ou 3 dimensions, dites lattice
- Formes creuses, tubes
- Forte cohérence matière assurant une résistance mécanique dans tous les axes, en traction
- Caractéristiques mécaniques du nylon PA12
- Parois fines
Pièces conçues pour l’injection plastique
Copies de pièces en tôle fine
- Fabrication de lots de pièces
La fabrication SLS est d’une mise en œuvre plus lourde, avec une nécessité (du point de vue économique et environnemental) de remplir le plateau de fabrication de pièces. Le changement de matière est contraignant, le panel de matériaux est limité.
Le procédé FDM
Ce procédé d’impression 3D FDM consiste à fondre un filament et l’extruder au travers d’une buse d’impression qui se déplace sur le plan XY pour déposer la matière sous forme d’un fil fondu et « dessiner » couche par couche la pièce. Comme c’est long de remplir une surface de matière, les pièces ne sont pas remplies à 100% de matière et ont souvent en interne un remplissage par **hachurage** avec un ratio matière allant de 10 à 80%.
La technologie d’impression 3D FDM est une des techniques d’impression 3D les plus populaires, elle donne accès à une fabrication rapide. Du fait de la facilité à changer de matériau (changer de bobine de fil) la technologie propose un large choix de matériaux, aux caractéristiques très variées.
Le procédé FDM est particulièrement indiqué pour les fabrications suivantes :
- Prototypage en permettant un cycle rapide conception – fabrication – test – correction
- Pièces nécessitant aux caractéristiques spécifiques :
Mécaniques
Pièces souples
Conductivité
Certification alimentaire ou pharma
Etc…
