Fabrication additive 2.0 avec des systèmes de projection de liant métallique de bureau

Article par Desktop Metal mis à jour le 13 avril 2021

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Metal Binder Jetting L'impression 3D a déjà eu de profondes répercussions sur le prototypage et l'outillage de fabrication, mais avec la possibilité de produire en masse des pièces d'utilisation finale très complexes, Métal de bureau la fabrication additive 2.0 est sur le point de transformer le paysage manufacturier.

Regardez le directeur du marketing technique de Desktop Metal, Ethan Rejto, présenter la manière dont les technologies additives de nouvelle génération, comme le jet de liant, permettent de bénéficier d'avantages tels que la conception générative, la fabrication sans outillage et la personnalisation de masse.

Qu'est-ce que la fabrication additive 2.0 ?

Premiers systèmes de fabrication additive à offrir des avantages tels que la production en série de pièces d'utilisation finale, la personnalisation de masse, la fabrication sans outillage, etc., le Shop System et le Production System sont prêts à donner le coup d'envoi d'une révolution dans le domaine de la fabrication, ce que Desktop Metal appelle la fabrication additive 2.0.

Au cœur de ces deux systèmes se trouve le jet de liant, une technologie qui permet à la fabrication additive de concurrencer les méthodes traditionnelles de production en série en offrant une multitude d'avantages, dont le principal est la rapidité.

Parce qu'elles sont construites autour de têtes d'impression à jet d'encre - le même type de têtes d'impression que l'on trouve dans des millions d'imprimantes domestiques - les imprimantes à jet de liant peuvent produire des pièces jusqu'à 100 fois plus rapidement que les systèmes de fusion laser à lit de poudre.

Systèmes d'injection de liant

Bien que cette vitesse permette aux systèmes de binder jetting d'offrir des coûts par pièce pouvant concurrencer les procédés traditionnels tels que le moulage et le forgeage, la vitesse n'est qu'un des nombreux avantages. Le binder jetting offre également de nombreux avantages liés à l'impression 3D traditionnelle, qu'il s'agisse de la possibilité de créer une géométrie complexe, y compris des caractéristiques internes et des canaux, de débloquer la conception générative, de consolider l'assemblage, etc. C'est la combinaison de ces avantages et de la vitesse de l'injection de liant qui libère véritablement le potentiel de la fabrication additive 2.0. En plus d'être rapides et capables de fabriquer des formes complexes, les systèmes de binder jetting sont également incroyablement précis.

Avec une résolution native de 1 200 ppp, le Shop System est le système de projection de liant en une seule passe le plus performant du marché. Il est capable de produire jusqu'à 670 millions de gouttes de liant par seconde. Cette précision permet de créer facilement des pièces - comme cette lame de tondeuse - qui présentent des détails incroyablement fins qui nécessiteraient normalement un outillage coûteux.

Le système de production, quant à lui, combine une résolution de 1 200 ppp et des hauteurs de couche aussi faibles que 50 µm avec un système unique de jet à passage unique qui utilise chaque mouvement de la tête d'impression pour construire des pièces.

Le résultat est un système qui est non seulement suffisamment précis pour imprimer une lunette de montre avec des détails précis sur son pourtour, mais aussi suffisamment rapide pour en produire jusqu'à 1 200 en une seule fois, pour un coût de seulement 1,06 dollar.

Étui à montres de bureau en métal

Étui à montres de bureau en métal

À l'instar d'autres méthodes d'impression 3D, l'absence d'outillage dans le cas de l'impression par jets de liant permet de personnaliser facilement les conceptions.

Contrairement à d'autres approches, cependant, le jet de liant permet également la production par lots, ce qui signifie que les fabricants peuvent produire plusieurs versions d'une même pièce en une seule impression, ce qui contribue à réduire le coût des pièces.

Réduction du post-traitement

L'un des autres domaines clés où les systèmes de jet de liant excellent concerne ce qui se passe après l'impression des pièces. Pour de nombreux systèmes laser, la première étape après l'impression consiste souvent en des heures de post-traitement pour usiner les structures de support et libérer les pièces qui doivent être soudées à la plaque de construction de l'imprimante.

En comparaison, les pièces fabriquées par jet de liant sont soutenues par de la poudre en vrac dans la chambre de fabrication, ce qui élimine le besoin d'un post-traitement fastidieux. L'absence de structure de support permet également d'imbriquer les pièces de manière dense, ce qui maximise le nombre de pièces produites par construction et contribue à réduire les coûts par pièce.

Le fait que certains systèmes de projection de liant - en particulier le système de production - utilisent des poudres MIM à faible coût permet de réduire encore le coût des pièces, ce qui signifie que les clients peuvent compter sur des fournisseurs établis pour fournir le volume et la variété de poudre métallique nécessaires à la production en série.

Les systèmes à base de laser, en comparaison, ont un menu de matériaux limité. Comme ils ne travaillent qu'avec des poudres métalliques à faible teneur en oxygène, le coût des matériaux peut atteindre 60 dollars par kilogramme, ce qui se traduit par des coûts de pièces finies de plusieurs centaines de dollars par kilogramme, bien trop élevés pour une production de masse.

Les systèmes à jet de liant peuvent récupérer et réutiliser la poudre en vrac - le système de production de métaux de bureau peut recycler jusqu'à 99 % de la poudre inutilisée - ce qui permet de réduire les déchets et de réaliser des économies.

Pièces solides

Grâce aux poudres et aux paramètres de traitement conçus par Desktop Metal, le Shop System est conçu comme une solution de projection de liant clé en main, permettant aux utilisateurs de passer facilement de la conception à la pièce finie.

Parmi les caractéristiques les plus importantes de ces pièces figure le fait que les pièces en jet de liant sont isotropes, c'est-à-dire qu'elles ont la même résistance dans toutes les directions.

Cela n'a pas toujours été le cas pour les pièces imprimées en 3D. Parce qu'elles sont construites couche par couche, certaines pièces - selon la méthode d'impression - peuvent être plus résistantes dans une direction que dans une autre. Pour compenser cette différence, les concepteurs ont été contraints de réorienter les pièces pour l'impression afin que les contraintes mécaniques tombent le long de leur axe le plus fort.

En comparaison, les pièces obtenues par jet de liant sortent du four entièrement denses, ce qui signifie qu'elles ont la même résistance dans toutes les directions, ce qui donne aux concepteurs et aux ingénieurs une plus grande liberté pour concevoir et imprimer les pièces de la manière qui convient le mieux à leurs besoins.

Tondeuse à rasoir

Partie solide de la tondeuse à rasoir

Réduction des coûts de fabrication

L'injection de liant modifie également l'équation des coûts par rapport à la fabrication traditionnelle, qui a été largement dominée par les coûts de la main-d'œuvre et des matériaux.

En comparaison, le jet de liant utilise des matériaux moins coûteux, mais a des coûts d'équipement plus élevés, ce qui met davantage l'accent sur les coûts d'équipement et de main-d'œuvre associés au dépowdering.

Parce qu'ils sont plus rapides et plus productifs, les systèmes à jet de liant peuvent contribuer à réduire ces coûts d'équipement en permettant aux fabricants d'amortir plus rapidement le coût de l'équipement sur des volumes de production plus importants. Du côté de la main-d'œuvre, les coûts seront réduits au fur et à mesure que l'automatisation se développera.

En investissant dans des systèmes de jet de liant, les fabricants peuvent s'attendre à réaliser diverses économies - les économies initiales résultant de la réduction du coût des matériaux et de l'efficacité et de la vitesse de production, et les économies ultérieures résultant de la réduction du coût de la main-d'œuvre.

L'impact de l'injection de liant, cependant, semble devoir s'étendre au-delà de l'atelier de fabrication.

Cette technologie, qui est à l'origine de l'émergence de la fabrication additive 2.0, est aujourd'hui à l'aube d'une révolution, qui va bouleverser la façon dont nous fabriquons de nombreux objets que nous utilisons quotidiennement.

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