Insight

DMLS - Frittage Laser Direct de Métal

Une révolution dans la conception des pièces

 

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Notre série de vidéos Insight vous aidera à maîtriser la fabrication numérique.

En plus de nos conseils de conception mensuels, nous publions désormais régulièrement ces nouvelles vidéos : chacune d'entre elles vous donne un aperçu plus approfondi de la manière de concevoir de meilleures pièces. Nous aborderons des sujets spécifiques tels que le choix du bon matériau d'impression 3D, l'optimisation de votre conception pour l'usinage CNC, les finitions de surface pour les pièces moulées, et bien d'autres encore.

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Insight: DMLS - Frittage Laser Direct de Métal

 

Bonjour et bienvenue dans la vidéo Insight de cette semaine. 

Aujourd’hui, nous nous penchons sur un processus de production particulier et sur ce qu’il peut vous apporter, à vous et à votre entreprise. Il s’agit du procédé industriel d’impression 3D connu sous le nom de frittage laser direct de métal, ou DMLS, son sigle anglais.

C’est l’une des technologies de fabrication additive les plus révolutionnaires et - pour être honnête - des plus engageantes. Elle peut être utilisée aussi bien pour des prototypes fonctionnels que pour des pièces de production en métal, simplifie les assemblages en réduisant le nombre de composants et permet une complexité pratiquement illimitée sans coût supplémentaire.

Son principe technique est en fait étonnamment simple. Il consiste à prendre un modèle et à le diviser en couches minces comme du papier, puis à « dessiner » (sans doute le terme le plus expressif) avec un laser ces couches dans un lit de métal en poudre. Le laser fait fondre cette poudre dans les zones que vous voulez solidifier. Répétez cela couche après couche et vous construirez progressivement votre pièce.

En gros, vous créez des pièces métalliques résistantes en sculptant votre matière première avec un laser. Si vous n’êtes pas impressionné, c’est que plus rien ne vous étonne !

En tout état de cause, le produit qui en résulte possède des caractéristiques mécaniques et de résistance à la fatigue à peu près comparables à celles d’un composant moulé, ou usiné à partir d’un matériau forgé, voire même les surpasser. Mais avec cette technologie, les coûts d’outillage sont minimes, les temps de préparation considérablement réduits et le gaspillage pratiquement éliminé.

Bien sûr, aucun processus ne peut tout faire sans limitations, et je ne pense pas qu’on en invente un de sitôt. Donc, si vous envisagez d’utiliser le DMLS, vous devez d’abord connaître ses restrictions.

Bien que la technologie fabrique des pièces parfaitement denses à partir de métaux très résistants à la corrosion, certains détails sont susceptibles de se déformer et de ployer s’ils ne sont pas correctement soutenus pendant le processus de construction. En tant que concepteur de produits ou ingénieur, vous n’aurez pas vraiment à vous soucier de ces supports, mais vous devez savoir que certaines formes sont extrêmement difficiles à travailler. Par contre, en modifiant un peu la conception de votre pièce, vous pouvez réduire les coûts tout en améliorant sa qualité.

Les surplombs, par exemple, peuvent être problématiques. Si vous voulez fabriquer quelque chose en forme de « T » majuscule, vous aurez besoin de supports verticaux pour empêcher la barre transversale supérieure de se déformer. Vous pouvez les meuler une fois la construction terminée, mais cela demande du temps et de l’argent, et vous préférez sans doute ne pas les dépenser.

Les formes courbes avec des trous peuvent également poser problème. Pour rester dans le domaine des lettres, imaginez un « D » majuscule ». À moins que la pièce ne soit assez petite – avec un orifice de la taille d’une paille - vous aurez besoin de supports à l’intérieur de l’espace pour maintenir la construction en forme, mais il sera encore plus difficile de les meuler lorsqu’ils sont enfermés dans la pièce.

Heureusement, il existe quelques astuces, comme par exemple changer l’orientation de la construction. Plutôt que d’essayer d’imprimer ces formes - les lettres - verticalement, comme si vous les regardiez en face, vous pouvez les coucher horizontalement.

Dans ce cas, toutes les parois sont verticales et le seul support nécessaire est une série d’entretoises entre la face inférieure de la lettre et la plaque de construction DMLS, un peu comme l’échafaudage utilisé par des ouvriers lors d’une rénovation de bâtiment. Ils sont faciles à enlever une fois la construction terminée et évitent le contact direct entre les grandes surfaces planes des pièces et la plaque de construction qui pourrait être endommagée. Cette approche permet également d’obtenir le meilleur fini de surface, car la rugosité des parois augmente lorsqu’elles s’écartent de la verticale dans les pièces imprimées en DMLS.

A propos de limitations, nous devons aussi mentionner l’épaisseur des parois. Celles de moins de 1 mm doivent avoir un rapport hauteur/épaisseur inférieur à 40:1, sinon elles risquent de s’effondrer. À l’opposé, les parois très épaisses demandent beaucoup de temps de construction - mieux vaut leur donner une structure en nid d’abeille ou en treillis, ce qui réduit les coûts de matière et la durée de traitement tout en préservant leur intégrité.

En effet, ces structures en treillis sont l’un des principaux atouts dans le jeu de l’utilisateur de la fabrication additive. Elles sont pratiquement impossibles à obtenir par les méthodes d’usinage courantes, mais sont assez faciles à réaliser avec le DMLS. Il en va de même pour les structures arborescentes, les courbes similaires à celles de coquillages et autres formes organiques, qui sont toutes rentables à produire avec une impression en 3D - il suffit d’avoir un peu d’imagination et le bon logiciel de CAO.

Une dernière chose à ne pas oublier : la technologie DMLS vous permet de repousser les limites de la conception de prototypes et de pièces en petite série, mais elle n’est pas viable pour la production en grande série. Pensez donc à l’ensemble du cycle de vie du composant dès le départ et veillez à ne pas le concevoir pour découvrir qu’il n’est pas évolutif au-delà de quelques centaines de pièces.

Eh bien, c’est tout pour cette semaine. J’ai hâte de vous revoir vendredi prochain.

Avec nos remerciements à Natalie Constable.

 

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