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Quoi de neuf dans le métal 3DP ? Beaucoup de nouveaux métaux et de nouveaux marchés



Bien qu’encore relativement récente, l’impression 3D avec du métal se développe avec de nouveaux procédés, de nouveaux matériaux et de nouvelles applications.

Bien que l’impression 3D avec des métaux remonte à une vingtaine d’années, elle n’a pris son essor que ces dernières années. Le développement continu de la fabrication additive (FA) à base de métal a permis la production de pièces utilisables dans une variété de métaux. ceux-ci peuvent désormais être produits en une seule étape.

Ces systèmes sont devenus plus fiables et plus efficaces, la gamme de matériaux adaptés s’étendant considérablement. Les applications ont commencé avec des pièces destinées aux marchés de l’aérospatiale et de l’automobile, mais la FA avec métal dépasse désormais ces marchés clés.

Nous avons rencontré Thomas Murphy, chef de produit senior pour les produits physiques chez Shapeways, pour avoir un aperçu des développements dans l’impression 3D avec des métaux.

Alors que mLes marchés tels que l’aérospatiale, l’aviation et l’automobile restent les leaders de la croissance de la fabrication additive métallique. « La confiance s’est accrue au point où de plus en plus d’entreprises migrent vers la FA métallique pour fabriquer des produits finis de qualité industrielle », a déclaré Murphy. « Dans le même temps, de nouvelles applications émergent dans les domaines de la santé et du médical.

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Outil d’entraînement/clé monobloc en acier inoxydable 316L à finition naturelle avec divers points d’entraînement.

Il a noté que tous les fabricants partagent le besoin d’améliorer l’efficacité et de réduire les déchets tout en produisant plus rapidement des pièces plus solides et plus légères. « Nous nous attendons à une croissance continue de la FA métallique pour prendre en charge les applications exigeantes à travers l’aérospatiale et l’aviation, ainsi que l’automobile, l’électronique, les marchés de la santé et du médical ainsi que le pétrole et le gaz »

Types de métaux en cours d’utilisation et de développement

Alors que l’acier, l’aluminium, le nickel et le titane sont les métaux et alliages les plus populaires utilisés en AM, Shapeways et ExOne ont trouvé acier – X1 Metal 420i, un mélange 60/40 d’acier et de bronze – possède toutes les propriétés nécessaires pour une gamme d’applications. « Le matériau est abordable tout en offrant une durabilité élevée et un retrait minimal pendant le frittage », a déclaré Murphy.

Murphy a également noté que l’un des premiers marchés de la FA en métal est la bijouterie. « Lorsque Shapeways et ExOne se sont associés pour la première fois il y a 14 ans, les bijoux étaient un moteur important », a déclaré Murphy. « Contrairement aux bijoutiers traditionnels où les clients attendent des mois pour un bijou personnalisé, avec 3DP, il peut être livré en quelques jours. »

L’expansion du marché des métaux 3DP peut provenir de certains domaines surprenants. « L’une des choses les plus excitantes d’être sur ce marché est de pouvoir rendre possible presque tous les produits qu’un client peut imaginer », a déclaré Murphy. « Les nouvelles opportunités commerciales ne sont limitées que par l’imagination des gens, et elles semblent assez infinies. »

Industries émergentes utilisant des métaux 3DP

« Toutes les industries qui nécessitent des pièces à haute résistance sont susceptibles de tirer parti d’une diversité de formes de sortie. L’aérospatiale, l’aviation, l’automobile, le médical, le dentaire, le gaz et le pétrole viennent immédiatement à l’esprit. Le choix de la forme de sortie appropriée dépend spécifiquement des considérations de conception et de l’application.

« Grâce aux progrès réalisés dans les métaux monoalliés à haute densité, des opportunités se présentent pour remplacer les pièces existantes traditionnellement fabriquées à partir des mêmes métaux, tels que l’acier inoxydable 316L et 17-4PH. »

Obstacles à l’adoption

Les grands acteurs d’industries telles que l’automobile et l’aérospatiale utilisent la fabrication additive métallique depuis des décennies. Ces segments sont très réglementés et exigent les plus hauts niveaux de qualité de fabrication. Cela se traduit par des coûts de production relativement élevés. « Au départ, le coût élevé de l’adoption, ainsi que le manque de matériaux viables, ont ralenti l’adoption de la fabrication additive métallique », a déclaré Murphy. « À mesure que la technologie continue de mûrir, les problèmes liés aux coûts et au volume diminuent. Tout aussi important, des améliorations majeures des propriétés des matériaux ont ouvert des opportunités pour prendre en charge une variété d’applications diverses. »

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Outil tout-en-un en acier inoxydable 316L à finition naturelle utilisé dans l’industrie brassicole.

Il a noté que l’émergence de normes de qualité à large base conduira à l’adoption d’applications de FA métallique à usage plus général. « Dans la plupart des cas, les industries hautement réglementées ont accéléré le développement de normes spécifiques pour atteindre des objectifs de qualité stricts », a déclaré Murphy. « La disponibilité de normes plus générales jouera un rôle crucial pour garantir des performances de pièces cohérentes sur différents types de matériaux et d’imprimantes. »

D’autres développements du marché se produisent alors que les entreprises s’associent avec des fabricants numériques pour accéder aux technologies, à l’expertise et aux meilleures pratiques nécessaires pour produire des résultats optimaux de FA métal.

Recyclage des déchets métalliques

La production de métaux 3DP répond également à l’effort mondial de réduction des déchets. La plupart des méthodes de fabrication traditionnelles reposent sur la coupe, le rognage et l’élimination des matériaux en excès qui doivent ensuite être jetés. « En revanche, la FA métallique crée beaucoup moins de déchets car les pièces sont construites en ajoutant couche sur couche de matériau jusqu’à ce qu’elles soient complétées avec peu de déchets », a déclaré Murphy. « Pour les technologies de poudre métallique AM, la poudre inutilisée peut être rafraîchie avec de petites quantités de poudre neuve et réutilisée dans la prochaine construction. Dans le cas de certains plastiques utilisés en 3DP, les pièces finies superflues ou excédentaires peuvent être rebroyées pour être incluses dans une autre nomenclature.

Avec la fabrication numérique, les déchets peuvent être réduits car il est possible de produire uniquement ce qui est nécessaire au lieu de stocker de grandes quantités qui pourraient être inutilisées et éliminées à l’avenir. « Avec une plus grande adoption de la FA, des méthodes plus efficaces seront introduites pour fabriquer les poudres et les matières premières de la FA », a déclaré Murphy.

Nouvelles conceptions de pièces

La liberté de conception est l’un des principaux avantages de l’impression 3D, en particulier la possibilité de consolider des pièces, de produire des pièces avec des géométries très complexes et des formes complexes. Avec 3DP, vous pouvez développer des pièces d’utilisation finale plus légères, plus flexibles et plus résistantes. « La possibilité de prendre en charge la personnalisation de masse est un autre avantage primordial, qui ne peut pas être reproduit facilement ou efficacement avec les méthodes de fabrication traditionnelles », a déclaré Murphy.

En travaillant avec ExOne, Shapeways a tiré parti du jet de liant pour produire des géométries complexes au-delà des capacités du MIM ou de la coulée tout en offrant le débit nécessaire pour répondre à des volumes de production comparables à haut volume. « Une proposition de valeur fondamentale de la FA est centrée sur la fabrication à grande échelle et à faible volume, où les économies d’échelle et la facilité de personnalisation sont étroitement alignées », a déclaré Murphy.

Il a également noté que la FA est de plus en plus acceptée dans la production de composants qui peuvent être rares, coûteux ou en rupture de stock permanente. « Les propriétaires de véhicules anciens ou rares considèrent la FA comme extrêmement attrayante pour résoudre certains de leurs projets de rénovation et de réparation les plus délicats », a déclaré Murphy.

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