Comparaison des différentes technologies d’impression 3D métal

Le Metal FFF est la technologie de fabrication additive métallique la plus accessible et la plus sûre sur le marché aujourd'hui.

Comment fonctionne le dépôt de fil fondu (FFF) métal

Ce procédé utilise de la poudre liée comme matière première, fabriquée à partir de moulage par extrusion de métal (poudre de métal liée avec des polymères cireux). Elle utilise un système de déliantage et un four de frittage.

Le procédé FFF métal est un processus en trois étapes. Il utilise de la poudre liée et le frittage, un processus à haute énergie qui transforme les pièces imprimées en 3D à l'aide d'un support de poudre métallique en un métal solide :

Éléments différenciants

• Abordable. L'acquisition d'une imprimante métal FFF représente un investissement nettement inférieur par rapport aux autres imprimantes métal.

• Sécurité. Le filament métal pour imprimante 3D constitué de poudre liée est relativement sûr et les machines peuvent être utilisées efficacement avec un minimum de formation et d'EPI.
• Rendement élevé de la première pièce. Cela est rendu possible grâce à l'utilisation d'un procédé de frittage en masse qui crée moins de contraintes internes que le frittage sélectif.
• Grande disponibilité des matériaux. Dans le futur, on peut imaginer une compatibilité encore plus grande avec les états futurs. Parmi les métaux utilisables par les imprimantes 3D industrielles, on trouve des produits exotiques et des alliages.

Considérations

• Non optimisé pour les pièces solides. En règle générale, les machines impriment des pièces avec un remplissage à cellules fermées. Si le procédé FFF métal permet d'imprimer des pièces solides, cela peut entraîner une augmentation des temps d'impression ou limiter la variété des pièces pouvant être fabriquées.
• Pièces de forme presque nettes. Bien que les pièces puissent être post-traitées pour respecter des tolérances serrées si nécessaire, le procédé FFF métal imprime généralement des pièces de forme presque nette.

Perspectives actuelles

Le FFF métal évolue rapidement car les machines gagnent en capacité et en fiabilité. De nouvelles fonctionnalités élargissent continuellement la base des applications. De nombreux secteurs profitent d’applications de pointe grâce au procédé FFF métal.

Vision de long terme

Tandis que le FFF métal continue d’évoluer, l’augmentation des matériaux et des capacités permettra de diversifier les applications pour lesquelles la technologie peut être utilisée. Les imprimantes FFF métal deviendront un dispositif courant sur les sites de fabrication en raison de leur prix abordable, de leur accessibilité et de leur polyvalence permettant de fabriquer des pièces métalliques complexes.

Comment fonctionne la fusion sur lit de poudre

Un laser monté sur un portique trace la trajectoire d'une couche donnée, fusionnant la poudre métal avec précision.

1. Un système de distribution de poudre pousse une nouvelle couche de poudre libre sur la pièce en formation.

2. Le laser porte la couche suivante à fusion et le processus se répète.

3. Après l'impression, la poudre est retirée des pièces, qui sont post-traitées en fonction des besoins.

Éléments différenciants

• Peut imprimer des pièces spécialisées. Il s'agit notamment de géométries ultra-complexes, de pièces de grande taille et de pièces de grande taille denses.
• Technologie mature. Par conséquent, il existe un large choix de matériaux et plusieurs acteurs du secteur proposent une large sélection de machines.

Considérations

• Prix. La fusion sur lit de poudre reste coûteuse et les prix des imprimantes 3D métal pour cette technologie sont généralement supérieurs à 500 000 dollars pour l'acquisition et l'installation.
• Opérations. Elle nécessite un opérateur qualifié, un grand espace isolé sur le site de production, des équipements de protection individuelle (EPI) coûteux et une modification des locaux. Ces éléments augmentent le coût de l'impression 3D métal.
• Composer avec des pièces raffinées. Les pièces métalliques complexes imprimées en 3D nécessiteront de nombreuses itérations pour obtenir une impression réussie et précise. Le processus génère des contraintes internes, qui peuvent elles-mêmes entraîner des fissures et des déformations. Il est toutefois possible d'imprimer des pièces de haute qualité une fois que les paramètres d'impression et de conception ont été réglés.

Perspectives actuelles

La fusion sur lit de poudre reste le leader du marché dans le secteur de l'impression 3D métal. Un nombre restreint d'acteurs de premier plan du secteur disposent de capacités avancées, tandis que de nouveaux entrants tentent d'occuper un créneau spécifique ou de proposer une solution plus compétitive en terme de coût. Les secteurs connus pour leurs applications ultra-spécialisées et à hautes performances ont ouvert la voie à l'adoption de la fusion sur lit de poudre, notamment les secteurs aérospatial, automobile et médical.

Vision de long terme

Une adoption plus large devrait entraîner l'apparition d'applications encore plus innovantes de la technologie de fusion sur lit de poudre. Plus de nouveaux secteurs d'activités commenceront à exploiter cette technologie métal 3D, plus des applications différentes émergeront. L’augmentation de la concurrence favoriser l'apparition de machines plus accessibles.

La projection de liant fait appel à des liants liquides spécifiques à base de polymères pour former des pièces en faisant adhérer la poudre métal libre. Ce processus permet de créer des pièces légèrement liées qui peuvent être frittées par lots. La projection de liant est une technologie émergente présentant un énorme potentiel. Cette technologie en cours de développement est à surveiller.

Fonctionnement

La projection de liant est un processus en deux étapes, comprenant de la poudre libre et un frittage post-impression :

1. Pendant le processus d'impression 3D métal, une tête d'impression de type jet d'encre dépose avec précision un liant spécifique sur un lit de poudre métal. Après l'impression de chaque couche, la machine dépose de la poudre dessus, de la même manière que la fusion sur lit de poudre, en répétant le processus d'impression et d'étalement jusqu'à la finalisation des pièces.
2. La poudre est d’abord soigneusement retirée des pièces qui sont ensuite frittées, en brûlant le liant et en les portant à fusion pour obtenir des pièces entièrement métalliques.

Éléments différenciants

• Vitesses d'impression rapide. Le processus d'impression est extrêmement rapide et permet de fabriquer plusieurs pièces simultanément.
• Précision. Les têtes à jet d'encre précises se prêtent bien à la création de pièces complexes et de caractéristiques fines.

Considérations

• Sécurité et manipulation. L'utilisation de poudre libre pose des problèmes de sécurité et de manipulation.
• Prix. Le coût d'acquisition minimum est d'au moins 300 000 dollars. Les prix peuvent atteindre plus de 2 millions de dollars.
• Porosité des pièces. Il n'a pas été prouvé que ce procédé présentait des propriétés mécaniques fiables et reproductibles à grande échelle.
• Taille de la pièce et contraintes de conception. Il existe encore beaucoup d'inconnues concernant la taille et la complexité des pièces que les machines à projection de liant peuvent effectivement produire.
• Durabilité des pièces vertes. Après l'impression, la résistance du métal imprimé en 3D est très faible, ce qui peut avoir un impact sur la vitesse de production et les contraintes des pièces.
• Répétabilité. La question de savoir s'il est possible d'imprimer en 3D des pièces métalliques de manière précise et répétée avec cette technologie reste sans réponse.

Perspectives actuelles

La projection de liant est encore une technologie en cours de développement et peu de fabricants s'y consacrent. Bien que les principaux acteurs investissent dans cette technologie, les utilisateurs réels sont peu nombreux.

Vision de long terme

Certains analystes du secteur estiment que la projection de liant pourrait être l'avenir de la production de masse pour l'impression 3D métal. Cependant, ces perspectives dépendront des réponses que les fabricants apporteront aux principales problématiques techniques auxquelles ce processus est confronté.