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EBM : Electron Beam Melting

 

EBM : Electron Beam Melting

Procédé de fabrication :

Cette technologie ressemble fortement à la Laser Melting. Des cuves déversent de la poudre métallique sur la plateforme de construction. Un faisceau d’électron passe par un réseau de lentilles et vient ensuite faire fondre les particules de matière pour qu’elles soient liées aux emplacements désigné par le fichier CAO de la pièce. Le niveau de la plateforme s’abaisse ensuite puis la pièce se construit couche par couche.

Un système de variation de pressurisation de la cabine d’impression est nécessaire afin de garantir la transformation chimique du matériau.  La température ambiante est également adaptée dans le but de réduire les contraintes et le phénomène de Wrapping au sein de la pièce pendant la construction.

Caractéristiques :

  • Epaisseur de couche minimale : 0,05 mm
  • Taille minimale du détail : 0,14 mm
  • Tolérance dimensionnelle : +/- 0,2 mm
  • Pression cabine de construction : de 5x10-4 mbar à 4x10-3 mbar
  • Volume maximale de la pièce : 350 X 350 X 380 mm

Domaines d'application :

Prototypage : Dans le but de vérifier des fonctionnalités ou encore réaliser des tests mécaniques.

Automobile, Aérospatial, Médical

Avantages et inconvénients de l'Electron Beam Melting :

Avantages :

  • Impression Métal : Il s’agit de l’une des seules technologies permettant d’obtenir des pièces en métal. Les caractéristiques mécaniques obtenues sont par ailleurs semblables à une pièce obtenue par usinage traditionnel.
  • Poudre recyclable : Toute la poudre métallique qui n’a pas été fondue peut être réutilisée pour fabrique d’autres pièces.

Inconvénients :

  • Très petites séries : Cette technologie est relativement lente et ne permet donc pas d’appréhender de plus grandes séries.
  • Environnement industriel : Ces machines nécessitent une pressurisation ainsi qu’une alimentation propre au milieu industriel.
  • Prix : Il s’agit évidemment d’une technologie qui demande un investissement plus conséquent du fait du matériau utilisé.
  • Post-traitement : La finition des pièces est correcte mais demande un traitement supplémentaire pour pouvoir obtenir un état de surface excellent.

Matériaux :

Aluminium

ARCAM : Ti6AI4V, Ti6AI4V ELI, Grade 2

Cobalt - Chrome

ARCAM : ASTM F75 

Machines (liste évolutive) :

ARCAM : Q10plus, Q20plus, A2X

Tuyauterie / Process / Implantation

 

Impression 3D et tuyauterie

Les installations d'usines sont souvent complexes à comprendre ou expliquer du fait de l’agglomération de tous les câbles et tuyaux dans toutes les directions. Avant de préparer le chantier il est très important  de pouvoir visualiser correctement l’étendue des travaux à venir et pouvoir s’appuyer sur une matérialisation de ce projet. Le prospect ou client nécessite généralement des projets avant-vente afin de mieux se projeter dans les futurs locaux. Dans ce sens, les solutions d'impressions 3D sont indispensables et permettent aujourd’hui de réaliser des maquettes réalistes.

La qualité de finition et de détails tout comme la haute résolution des dernières imprimantes 3D permettent de concevoir des maquettes finales ou encore des maquettes un peu plus résistantes dites mobiles pouvant être manipulées et emmenées sur chantier.

Des codes couleurs peuvent également être mis en place pour signifier des situations particulières (durant des formations de personnels, consultants) telles que des évacuations incendie. Cette utilisation s’appuie essentiellement sur la technologie Binder Jetting qui permet de réaliser des modèles avec près de 6 millions de couleurs en une seule fois dans un coût abordable.

Enfin, on retrouve la fabrication additive dans l’élaboration de prototypes ou de pièces de remplacement. Certains matériaux sont comparables à ceux utilisés dans le domaine de la tuyauterie. En cas de casse il est difficile de récupérer les pièces nécessaires par usinage traditionnel dans des délais très court. C’est ici qu’intervient l’impression 3D, elle apporte une solution efficace pour des pièces soit complexes soit spécifiques.

Quant au prototypage, il permet de réaliser des tests physiques sur de petites sections de tuyaux ou encore des validations de forme et facilite la modification de ces pièces grâce au fichier CAO.

Technologies utilisées dans la tuyauterie

Tôlerie

 

Tôlerie et impression 3D 

La précision des imprimantes 3D industrielles permet désormais de réaliser des pièces en tôlerie plastique et/ou métal avec une facilité déconcertante. Les étapes de conception sont allégées. Il n’y a plus besoin d’opérateur sur la machine, les programmations des appareils (presse plieuse, découpe laser) sont réduites et les pertes aux plis sont supprimées. L'impression 3D correspond aujourd'hui à un besoin en tôlerie limité à de la très petite série voir des exemplaires uniques, principalement plastiques. 

L’intérêt de l’impression 3D dans le domaine de la tôlerie est clairement identifié, il s’agit de réaliser des pièces plastiques (ou métal) à coût maitrisé (réduire les rebus et chutes) et rapidement sur des exemplaires uniques. L’apport des logiciels de CAO est la possibilité de pouvoir retoucher rapidement un modèle et  le perfectionner sans avoir à modifier l’outillage. Il existe aujourd’hui des logiciels spécialisés tel que SpaceClaimSMOPlus dans la tôlerie qui rendent visibles instantanément les dépliés de la pièce finale. 

Dans les utilisations principales de l’impression 3D, on retrouve par exemple la réalisation de carter de protection plastique petite série en interne. L’impression de supports, de boîtes précises fait également partie de ces applications car la fabrication additive permet de conserver des résistances mécaniques équivalentes aux procédés habituels. Enfin, le grand avantage de l’impression 3D est de pouvoir réaliser des pièces complexes ou délicates en une seule fois, notamment des pièces de tôlerie fines, impossibles à fabriquer par presse plieuse sans post traitement en soudure. 

Technologies 3D en tôlerie 

Produits / Design

 

Impression 3D et le design 

Les cabinets de design produits et de packagings sont confrontés à des besoins qui ne sont pas couverts par les outils de rendus réalistes ou de conceptions CAO 3D. Afin de réellement pouvoir analyser le design du produit il est nécessaire de le matérialiser. Aujourd’hui la résolution des machines est telle qu’elle permet de récupérer un modèle réaliste.  Elle offre ainsi la possibilité d’étudier l’ergonomie des pièces, leur tenue en main ou encore les réflexions lumineuses. 

Par exemple, la nouvelle conception d’un emballage doit être fonctionnelle, économique et novatrice. Pour pouvoir simplifier la communication avec les clients il est important de pouvoir s’appuyer sur un objet concret, et ainsi expliquer toutes les spécifications du cahier des charges sur un modèle réel. La méthode traditionnelle consistant à utiliser des rendus d'écran 3D (par exemple virtual design 3D) limite la communication et oblige à faire des compromis plus tard dans le processus de conception ou rallonge celui-ci. 

Le design produit est désormais un facteur clé pour la réussite commerciale. L’impression 3D donne la possibilité aux entreprises innovantes, pour un prix très accessible de tester les produits sur un panel avant lancement définitif. 

L’utilisation de l’impression 3D dans le design 

Les principaux objectifs de l’impression 3D dans le secteur du design sont de pouvoir obtenir des rendus réalistes du produit final rapidement et réduire les temps de conceptions pour commercialiser le produit au plus tôt. On retrouve ainsi trois utilisations récurrentes permettant de remplir ces objectifs. 

Le prototypage et la validation de forme sont deux applications de l’impression 3D indispensables. Ils permettent d’obtenir des avis le plus tôt possible dans la phase d’étude et de conception. La communication autour d'un objet physique lors d'une réunion est un véritable accélérateur dans la prise de décision

Les tests fonctionnels quant à eux aident largement à vérifier les choix topologiques, les emboitements, les tolérances, la conformité et la fonctionnalité de la pièce avant de la réaliser à pleine échelle. Par ailleurs, ces tests vont permettre de réduire les modifications coûteuses des outils de production

Aujourd’hui, l'impression 3D est arrivée à une maturité telle qu'il est désormais possible d'imprimer en 3D des objets avec une qualité de finition et une résistance comparable à une pièce injectée et de les produire en petites et moyennes séries

Technologies 3D pour le design