Impression 3D avec métal et laser - fabrication additive pour applications industrielles
Qu'est-ce que l'impression 3D avec métal et laser ?
L'impression 3D avec métal et laser est l'une des technologies les plus importantes de la fabrication additive. Ce procédé ouvre de nouvelles possibilités pour la fabrication industrielle de pièces complexes. En particulier pour les grandes structures, les réparations ou la fabrication hybride, la construction additive offre des avantages décisifs par rapport aux procédés de fabrication classiques.
Une technologie centrale dans ce domaine est le rechargement par laser, également appelé au niveau international Laser Cladding, Directed Energy Deposition (DED) ou Laser Metal Deposition (LMD). Lors du processus, un matériau d'apport métallique - soit sous forme de fil, soit sous forme de poudre - est introduit dans un bain de fusion généré par le laser et forme une nouvelle couche de matériau après sa solidification.
Dans le domaine du dépôt d'énergie dirigé, on distingue en outre la forme sous laquelle le matériau est apporté. On parle alors de :
- DED-Wire (DED-W) - fabrication additive à base de fil métallique
- DED-Powder (DED-P) - fabrication additive à base de poudre
Contrairement aux procédés additifs basés sur le lit de poudre, l'impression 3D métallique par apport de fil est particulièrement adaptée aux pièces de grande taille, aux taux d'assemblage élevés et aux processus hybrides de fabrication additive et d'usinage mécanique.
Comment fonctionne l'impression 3D métallique au laser ?
Lors de la fabrication additive au laser, un matériau - généralement un fil ou une poudre - est introduit en continu dans un bain de fusion laser. Le faisceau laser focalisé fait fondre le matériau localement, ce qui permet à celui-ci de fusionner avec le matériau de base.
L'application répétée couche par couche permet de créer une structure tridimensionnelle.
Ce procédé permet une grande flexibilité dans la fabrication de pièces métalliques et est utilisé entre autres pour :
- La fabrication de prototypes
- La réparation et le traitement
- La fabrication de structures métalliques complexes
- La fabrication hybride avec usinage CNC (Hybrid Manufacturing)
Pour plus d'informations sur le processus sous-jacent, veuillez consulter notre page sur le rechargement laser.
Vidéo de présentation : Découvrez l'impression 3D avec le métal et le laser
Pourquoi le rechargement laser à base de fil est-il particulièrement adapté à l'impression 3D ?
Dans le domaine de la fabrication additive à base de fil, un fil métallique est introduit en continu dans le bain de fusion laser. Ce procédé se distingue par une efficacité matière particulièrement élevée, puisque le fil est entièrement fusionné lors du processus.
Les procédés additifs laser avec fil permettent une utilisation du matériau à presque 100 %.
Parmi les principaux avantages, on peut citer :
- des taux de montage élevés
- une grande efficacité matière
- une intégration facile du matériau
- de faibles pertes de matériau
- une formation stable de la couche
Le rechargement laser par fil est donc particulièrement adapté à la fabrication de structures métalliques de grande taille ou aux applications nécessitant un fort dépôt de matériau.
Comment l’alimentation coaxiale en fil assure-t-elle la stabilité des procédés de fabrication additive ?
Pour garantir des procédés de fabrication additive stables, une alimentation en matière précise et reproductible est essentielle.
Avec le CoaxPrinter, Precitec propose une tête d'usinage pour le rechargement laser basé sur le fil, dans laquelle le fil est intégré coaxialement au faisceau laser. Le fil peut ainsi être introduit de manière uniforme dans le bain de fusion, indépendamment du sens de déplacement de la pièce.
L'alimentation coaxiale du fil permet une formation de couche stable et un dépôt de matériau uniforme, même en cas de trajectoires complexes. Il est ainsi possible de produire des structures de haute qualité et des couches pratiquement exemptes de pores avec une grande stabilité de process.
Dans quelles industries l'impression 3D au laser est-elle utilisée ?
La fabrication additive au laser est aujourd'hui utilisée dans de nombreuses industries. Cette technologie offre de grands avantages, en particulier lorsque des structures métalliques complexes sont nécessaires ou que des composants existants doivent être améliorés sur le plan fonctionnel.
Les domaines d'application typiques sont :
- Aéronautique et aérospatiale
- Production énergétique et turbines
- Industrie automobile
- Construction mécanique
Une autre application clé consiste à étendre les fonctionnalités de pièces existantes en ajoutant de manière ciblée des structures supplémentaires sur un composant de base.
La fabrication additive au laser permet ainsi de nouvelles libertés de construction, réduit la consommation de matériaux et ouvre de nouvelles possibilités pour la fabrication hybride et les processus de réparation.