Qu'est-ce que l'impression 3D DMLS et comment fonctionne-t-elle ?

Article par TriMech Solutions, LLC mis à jour le 6 mai 2022

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L'impression 3D DMLS est un système de fusion sur lit de poudre qui utilise la puissance du laser comme source de chaleur pour faire fondre une couche de poudre métallique uniformément répartie. Le laser est dirigé par un miroir pour balayer sélectivement une trajectoire définie par le fichier CAO. L'épaisseur de la couche de poudre peut être ajustée et est généralement fixée à 30, 60 ou 90 microns. Lorsqu'une couche est terminée, le rouleau distribue une nouvelle couche de poudre et ce cycle se répète jusqu'à ce que la pièce soit entièrement imprimée.

En quoi la technologie DMLS est-elle adaptée à votre pièce ?

Parmi toutes les technologies de fabrication additive (MA) de métaux disponibles, la DMLS est la plus largement adoptée, et ce pour une bonne raison :

  • Répétabilité : Il est prouvé que la DMLS est l'une des technologies AM les plus fiables pour fabriquer des pièces. C'est pourquoi cette technologie est communément qualifiée et utilisée pour les industries aérospatiale, spatiale et médicale.
  • Précision dimensionnelle : L'impression 3D DMLS présente le retrait et la déformation les plus faibles car il n'y a pas de manque de fusion et il n'est pas nécessaire de post-fritter les pièces imprimées. Le DMLS est connu pour imprimer des composants de forme presque nette avec une précision dimensionnelle supérieure à 4 thou (~100 microns ou moins).
  • Large choix de matériaux : DMLS peut être utilisé pour imprimer une variété d'alliages comme l'aluminium, le titane, l'acier inoxydable, les superalliages à base de nickel, le cuivre, les aciers maraging, etc.
  • Un post-usinage minimal est nécessaire : Comme les pièces sont dans un état proche de la forme nette (généralement avec une rugosité supérieure à 250 micro-pouces RMS), le besoin de post-usinage est minimal et se limite généralement à tarauder les trous et à écrémer les surfaces d'assemblage.

Quelles sont les limites du frittage direct par laser métallique ?

Comme toute autre technologie de fabrication, la DMLS présente des avantages et des inconvénients. Les principales limitations sont :

  • Taille : Bien que des systèmes DMLS plus grands soient disponibles, la plupart ont un volume de construction de 10 "x 10 "x 10" ou moins.
  • Le coût : L'AM métal est par nature plus coûteux que l'impression 3D plastique. Comme indiqué précédemment, la DMLS utilise un laser comme source de chaleur et a besoin d'une atmosphère inerte pour garantir une impression sûre. Le coût du gaz de protection, de l'électricité, de la poudre métallique, des consommables et de la main-d'œuvre rend ce processus plus coûteux que la plupart des technologies d'AM métallique.
  • Rapidité : il faut généralement entre une demi-journée et trois jours pour imprimer une pièce qui atteint la capacité maximale du volume de construction ci-dessus.

Il existe donc deux scénarios idéaux pour tirer le meilleur parti de DMLS :

  1. Sélection d'un composant de grande taille (par rapport au volume de fabrication ci-dessus), soit pour le prototypage, soit pour une production à faible volume, par exemple moins de 200 pièces par an pour chaque imprimante DMLS dédiée,
  2. Sélectionner un composant plus petit (plusieurs peuvent être imprimés en une seule fois) et imprimer plus de pièces par an, par exemple quelques milliers de pièces par imprimante DMLS dédiée.
Pièces imprimées en 3D par DMLS

Pièces imprimées en 3D par DMLS

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Pourquoi choisir l'impression 3D DMLS pour les pièces de production ?

  • Réduction du poids: La liberté de conception vous donne la possibilité d'imprimer des pièces complexes à la topologie optimisée, ce qui permet de réduire le poids jusqu'à 80 % tout en conservant la même résistance structurelle.
  • Outillage rapide : Si vous travaillez dans le secteur de l'outillage et que vous devez fabriquer des montages pour chaque pièce, vous pouvez gagner du temps de programmation et d'ingénierie en utilisant la DMLS, surtout si vous n'avez besoin que de quelques montages.
  • Consolidation de pièces : L'impression 3D DMLS vous permet de consolider plusieurs pièces en une seule pièce complexe qu'il n'était pas possible de fabriquer autrement.
  • Prototypage : Si vous avez besoin de prouver rapidement un concept, il n'y a rien de mieux que d'utiliser la DMLS pour imprimer une pièce dans le même alliage et l'utiliser dans l'application. Si les résultats sont prometteurs, vous pouvez alors décider s'il est possible d'imprimer des pièces de production en petit volume ou si vous pouvez investir dans d'autres technologies.

Quelles sont les propriétés d'une pièce imprimée par DMLS ?

La technologie d'impression 3D DMLS permet d'imprimer des pièces dont la densité est supérieure à 99,9 %. Dans la plupart des cas, les propriétés mécaniques sont comparables à celles des produits moulés ou corroyés. En outre, il est possible de soumettre les pièces DMLS à un post-traitement thermique (détente, recuit, mise en solution, vieillissement, etc.) pour obtenir la résistance et la ductilité souhaitées.

Conclusion

Si vous cherchez à redessiner vos pièces complexes (réduire leur poids par optimisation topologique, consolider plusieurs pièces en une seule, ou à des fins de prototypage haute fidélité) tout en conservant une précision dimensionnelle presque parfaite, le DMLS peut être une bonne solution pour vous. Vous devrez peut-être tenir compte de la taille de vos pièces, du volume de production (QTY par an) et des coûts associés à la mise en œuvre de la technologie d'impression 3D DMLS, mais la vaste sélection de poudres de métaux ferreux et non ferreux garantit qu'il existe un matériau adapté à chaque application.

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