J'ai noté la fabrication additive, aussi connu sous le nom 3D Imprimer, englobe diverses technologies, toutes basées sur le même concept fondamental : la construction couche par couche d'un objet. Il s'agit notamment de techniques telles que la stéréolithographie (SLA), le frittage sélectif par laser (SLS), la modélisation par dépôt de fil fondu (FDM) et le frittage direct par laser de métal (DMLS), pour n'en nommer que quelques-unes. Qu'y a-t-il derrière chaque Processus se cache, découvrez ici.

Contenu

• État d'avancement et tendances des processus d'impression 3D
• Innovations pour la fabrication additive
  • Première mondiale : procédé IOB à froid pionnier
  • Impression 3D de moules en sable pour la coulée de métal pour l'e-mobilité
  • Les procédés d'impression 3D ouvrent la voie à la production de masse
  • Surfaces lisses et scellées pour les composants d'impression 3D
  • Refroidissement dans la construction de moules par construction additive
  • Circuit imprimé 3D nettement plus précis
  • Portes d'aéronefs utilisant des modèles de fonte de l'imprimante 3D
  • Microimpression 3D basée sur la polymérisation à deux photons
  • Prototypage connecté pour l'industrie 4.0 - conférence
• Bases de la fabrication additive
  • Quels procédés d'impression 3D existe-t-il ?

  • Existe-t-il d'autres procédés additifs qui ne sont pas de l'impression 3D ?
    
    

État d'avancement et tendances des processus d'impression 3D

Le statut actuel des procédés d'impression 3D ou de fabrication additive est aussi impressionnante qu'elle est en constante évolution. La technologie d'impression 3D a le potentiel de remplacer les processus de fabrication traditionnels dans divers domaines, en particulier lorsque des pièces de forme individuelle ou complexe sont requises. Par rapport à la fabrication conventionnelle, les procédés de fabrication additive permettent de raccourcir les délais de production et de réduire considérablement les coûts des prototypes et de la production en petite série. De plus, la production sur imprimante 3D permet une liberté de conception sans précédent et peut réduire l'utilisation de matériaux.

Service d'impression 3D – en ligne et rapide

En ce qui concerne Trends Il devient évident que la fabrication additive est de plus en plus intégrée à la production de masse dans l'industrie. Des procédés tels que le Multi Jet Fusion (MJF) ou le Digital Light Processing (DLP) de HP gagnent en importance car ils promettent une production plus rapide et de meilleures qualités de surface.

Dans le même temps, l'accent est de plus en plus mis sur Impression 3D Métal aussi bien que la Impression 3D multi-matériaux observer. Des processus additifs comme ça Frittage laser direct de métal (DMLS) ou que fusion par faisceau d'électrons (EBM) sont en cours de développement pour produire des pièces métalliques plus solides et plus complexes. La recherche de nouveaux matériaux pour les imprimantes 3D, des plastiques améliorés aux matériaux biocompatibles, est également une tendance importante dans le développement de la fabrication additive.

Innovations pour la fabrication additive

Les informations suivantes vous présentent Nouveaux développements dans les procédés de fabrication additive.

Première mondiale : procédé IOB à froid pionnier

29.06.2023 | voxeljet a présenté un nouveau procédé d'impression 2023D au GIFA 3 : avec la nouvelle technologie d'impression 3D à froid IOB (liaison inorganique), des moules et des noyaux pour l'industrie de la fonderie peuvent être produits pour la première fois à partir de sable et d'un liant inorganique sans traitement ultérieur par micro-ondes.

La nouvelle technologie IOB froide nécessite pas de micro-onde et permet ainsi d'économiser des coûts d'investissement et d'exploitation. Pour le FondeurL'industrie présente de nombreux avantages avec ce procédé d'impression 3D : lors du moulage, seule de la vapeur d'eau est produite au lieu de gaz nocifs. Cela réduit les émissions et améliore les conditions de travail dans les fonderies.

Noyaux et moules avec liants inorganiques

"L'introduction de la technologie IOB à froid est une étape importante vers la diffusion des noyaux imprimés et des moules avec des liants inorganiques dans l'industrie de la fonderie", déclare docteur Ingo Eder, PDG de Voxeljet. "Notre objectif est de fournir des solutions innovantes qui non seulement augmentent l'efficacité, mais contribuent également à promouvoir la durabilité de la coulée de métal."

Ceux fabriqués avec la technologie de processus Kalt-IOB formes et noyaux offrent une précision dimensionnelle élevée, une très bonne résolution et netteté des bords ainsi que la possibilité de produire de grands moules et noyaux en utilisant le procédé d'impression 3D. Contrairement aux processus IOB chauds, où les noyaux imprimés doivent être durcis et séchés au micro-ondes, avec la technologie IOB froide, les pièces ne doivent être séchées qu'après l'impression 3D, qui a lieu à l'extérieur de la machine. Le nouveau procédé d'impression 3D peut être utilisé sur toutes les plateformes Voxeljet.

La demande en IOB froid augmente

L'application de liants inorganiques dans le industrie de la fonderie augmente notamment dans l'industrie automobile. Ainsi, la demande de moules et de noyaux à liaison inorganique continuera d'augmenter dans un contexte de réglementations environnementales croissantes. La technologie IOB à froid est particulièrement adaptée à la construction de prototypes et de moyennes séries.

Impression 3D de moules en sable pour la coulée de métal pour l'e-mobilité

27.04.2020/3/XNUMX | L'impression XNUMXD de moules en sable pour pièces moulées avec coulée ultérieure trouve désormais également sa place dans l'industrie automobile dans la production de composants pour le Mobilité électrique. Le département recherche et développement de la division Asie-Pacifique de Voxeljet Chine, dirigé par Tianshi Jin, directeur général de Voxeljet Chine, a déjà acquis une expérience dans le domaine de la fabrication additive industrielle de moules auprès d'un client clé et équipementier automobile.

Un constructeur automobile et client de la fonderie chinoise a approché la fonderie chinoise pour améliorer les performances de leur moteur électrique Meimai Fastcast Suzhou Co. LTD à Voxeljet, expert en fabrication additive. La première génération de leur moteur électrique ne répondait pas aux exigences des différentes voitures électriques.

Lichi Wu Project Manager chez Meimai Suzhou: «Nous avons dû nous améliorer considérablement rapidement et tester de nombreuses variantes de carter de moteur électrique. Cependant, les méthodes de production conventionnelles pour les moules de coulée prennent beaucoup de temps. Heureusement, nous sommes tombés sur la fabrication additive, le procédé d'impression 3D des moules de Voxeljet. "

« La flexibilité et le gain de temps ont été les facteurs critiques qui ont amené Meimai Suzhou à nous », se souvient Tianshi de Voxeljet. "Parce que la production conventionnelle des pièces de boîtier pour les prototypes des moteurs électriques prenait tout simplement trop de temps."

Meimai Suzhou a pu mettre en œuvre divers projets de conception et les modifications en aval des composants avec le Imprimante 3D extrêmement rapide effectuer. Le projet a même été terminé avant la date limite fixée - y compris la création complète des données pour les différents composants.

L'impression 3D réduit les rebuts dans l'industrie automobile

Meimai Suzhou a pu observer d'autres avantages avec le processus de fabrication de l'imprimante 3D : En plus de la fabrication additive rapide des moules, il y avait aussi petites tailles de lots plus rentable à fabriquer. Les moules en sable imprimés en 3D peuvent être produits en petit nombre sans outils et sont donc moins chers.

J'ai noté la Taux de rejet est également faible car l'impression 3D est très précise et fiable. De cette manière, les fonderies et les fabricants de moules peuvent réduire le risque de révision des moules. Un moule en sable défectueux doit être retravaillé à la main jusqu'à la production d'un nouvel outil. Avec le processus d'impression 3D de Voxeljet, ce risque n'existe pas, car les moules sont produits sans outils.

«La fabrication de différents types de moteurs est nettement plus rapide grâce à l'impression 3D industrielle», explique Wu. «Grâce à la construction de moules rapide et sans outil, par exemple Prototypage rapide des types de moteurs A et B sont fabriqués et testés simultanément. Ensuite, le prototype le plus puissant ou le plus efficace est sélectionné pour la production de masse. "

Potentiel futur de l'impression 3D dans la fabrication de moules

Mais la fabrication additive industrielle a toujours plus de potentiel, qui va au-delà de la fabrication de carters de moteurs électriques. La fonderie chinoise expérimente déjà des moules en sable des Imprimante 3D pour les boîtiers de contrôleur, les boîtiers de ralentisseur, les sous-châssis, divers supports et de nombreux autres composants qui jouent un rôle fondamental dans l'électromobilité. "Le processus simplifie considérablement la construction de prototypes et le développement ultérieur de la mobilité future", déclare Lichi Wu, tournée vers l'avenir.

Outre la mise en œuvre rapide du moteursMeimai Suzhou a également les composants grâce à une optimisation intelligente des designs Augmentation de la puissance du moteur. «La durabilité des composants peut également être influencée. Dans le cadre de la prochaine étape du développement du boîtier, nous nous attaquerons aux économies de poids grâce à des ajustements topologiques tels que la position et la hauteur des nervures de renforcement extérieures », déclare Tianshi.

L'impression 3D utilisée pour les fonderies d'acier

J'ai noté la Fonderie d'acier Wolfensberger s'appuie de plus en plus sur les moules en sable et les noyaux en sable fournis par Voxeljet pour la production de moulages complexes de prototypage rapide. Ceux-ci sont produits à partir des données 3D jointes. De telles technologies d'impression 3D additive efficaces permettent de livrer des composants moulés à des fins de test à l'utilisateur final en peu de temps sans avoir à produire au préalable un équipement modèle complexe et coûteux.

Parce qu'il n'est pas nécessaire de construire des modèles, les technologies d'impression 3D comme celle-ci raccourcissent le temps de traitement pour le prototypage de plusieurs semaines. Les modifications apportées aux constructions développées à l'origine augmentent l'efficacité ici et la production réelle de modèles 3D pour le la production en série peut être démarré rapidement. 

Les procédés d'impression 3D ouvrent la voie à la production de masse

01.08.2019 | L'entreprise basée dans la Silicon Valley Carbone a développé la technologie Digital Light Synthesis (DLS) pour l'impression 3D, avec laquelle la production de pièces peut être accélérée jusqu'à cent fois par rapport aux processus précédents. Après des années de recherche, Carbon a également développé une nouvelle résine polyuréthane liquide adaptée à la fabrication de pièces.

Covestro est un partenaire clé dans la mise à l'échelle et la production à grande échelle de ce matériau. L'entreprise a investi une somme importante pour pouvoir produire la résine en quantités commerciales. Le résultat de la collaboration démontre l'adéquation du processus et du matériau à la production en série et constitue un succès récent du partenariat.

J'ai noté la Technologie DLS est maintenant utilisé à grande échelle pour la première fois. Semblable à la stéréolithographie, la pièce est créée dans une cuve avec de la résine plastique liquide, qui est durcie à l'aide d'un rayonnement UV.

L'oxygène est fourni par le bas, ce qui contrecarre le durcissement et zone morte liquide généré. A cet effet, le fond du récipient est constitué d'une membrane perméable à la lumière et à l'air, qui est construite de manière similaire à une lentille de contact. L'objet 3D imprimé est extrait en continu de cette zone sans formation de couches individuelles.

La fabrication à l'aide de la technologie DLS est jusqu'à 100 fois plus rapide que la stéréolithographie. Un processus protégé est combiné avec le matériel et le logiciel associés et avec un matériel spécial. Il confère aux pièces finies les propriétés techniques et mécaniques souhaitées.

Surfaces lisses et scellées pour les composants d'impression 3D

04.07.2019 | Grâce au développement d'une nouvelle technologie de finition Technologie de frittage FKM affinent maintenant les surfaces des pièces moulées en plastique à partir de l'impression 3D de plusieurs façons. Le processus de technologie de surface entièrement automatisé s'appelle "FKM lisse" et vise principalement un lissage et un scellement homogènes.

Puisqu'il peut être contrôlé très précisément, il peut également être utilisé pour créer de nombreuses autres qualités de surface. En principe, la méthode convient à tous les courants Polymère fritté au laser-Matériaux, petits et grands composants ainsi que surfaces externes et internes.

Apportez à haute brillance avec FKM lisse

Avec FKM smooth, les surfaces des composants peuvent être amenées à un brillant élevé, lissées, nivelées, mates, scellées et protégées, et optimisées en termes d'hygiène, de perméabilité, de conformité alimentaire et de résistance mécanique. Les propriétés générées par le procédé couvrent la surface de manière complètement uniforme et complète.

Ceci s'applique même à toutes les structures internes ainsi qu'aux zones qui ne peuvent jamais être atteintes avec les techniques de traitement conventionnelles (broyage, culbutage, etc.). Par conséquent, le nouveau procédé de FKM convient également aux composants fonctionnels particulièrement exigeants avec des géométries très complexes et filigranes.

Circuit imprimé 3D nettement plus précis

13.12.2017 | Celui poussé par Würth Electronic et Fela Technologie S.mask suit une approche d'application d'une surface fonctionnelle définie via l'impression 3D qui est indépendante de la peinture et des machines. Du point de vue des deux entreprises, c'est le meilleur point de départ pour numériser progressivement la production de circuits imprimés et ses processus.

Refroidissement dans la construction de moules par construction additive

16.10.2017 | Technologie laser BKL utilise les nouvelles possibilités de la fabrication additive pour doter les outils de fonctionnalités supplémentaires. Grâce à la structure en couches de la pièce, des géométries complexes peuvent être réalisées qui, grâce à un contrôle de température de haute précision au plus près du contour utilisant les canaux les plus fins et des structures isolantes en nid d'abeille, permettent de préchauffer ou de refroidir de manière optimale les moules.

Les zones de l'outil qui restent normalement solides après l'usinage peuvent apparaître grâce à l'impression 3D structures en treillis être remplacés, dont la résistance ne diffère pas des composants solides. En utilisant une telle structure de grille, la conductivité thermique des zones individuelles de l'outil peut être conçue comme souhaité. La cavité résultante (espace d'air) sert également d'isolant.

Le graphique montre à quel point les canaux de préchauffage et de refroidissement peuvent être proches du contour de la pièce. Ceci n'est possible que grâce à la structure additive de l'insert de moule.

La structure en treillis réduit également l'énergie nécessaire au chauffage et au refroidissement, car moins de masse doit être chauffée. L'usure des presses à injecter est également réduite, car seule une pression d'injection de 200 bar est travaillé (technologie de pulvérisation Mucell) et les machines doivent appliquer des forces de maintien nettement inférieures grâce à la construction légère des moules.

Imprimante 3D pour la fabrication additive de pièces plastiques

L'amélioration du revenu des moules permet de raccourcir considérablement les cycles de production. Cela permet d'augmenter la capacité de production d'un parc de machines existant jusqu'à 30% sans investissement supplémentaire. Les géométries réalisables aujourd'hui grâce à la fabrication additive ouvrent des possibilités totalement nouvelles dans la conception des outils et sont loin d'être épuisées.

Portes d'aéronefs utilisant des modèles de fonte de l'imprimante 3D

12.09.2017 | Sogéclair a trouvé un moyen d'économiser 30 % de poids lors de la construction des portes d'avions : l'équipementier aéronautique français s'appuie sur les modèles en PMMA imprimés en 3D de Voxeljet pour un moulage à la cire perdue éprouvé. Ils permettent de nouvelles libertés dans la conception légère et peuvent être produits rapidement et à peu de frais.

Afin de rendre les avions plus économes en carburant, aluminium et titane frittés au laserLes composants avec de nouvelles géométries économes en matériaux peuvent être réalisés à partir de l'imprimante 3D. Le défaut : les composants fabriqués sont relativement chers et ne convenaient jusqu'à présent qu'à la production de petits composants. Mais qu'en est-il des composants plus gros tels que les portes d'avion ?

"Cela offre la possibilité de combiner l'impression 3D avec le moulage de précision éprouvé", déclare Thierry Herrero, Directeur des Ventes Europe de l'Ouest chez Voxeljet. Avec l'aide de l'imprimante 3D, qui imprime de manière additive des modèles de moulage à la cire perdue pour des géométries jusqu'alors impossibles à fabriquer avec du plastique (PMMA) - sans aucun outil spécial coûteux. "Cela combine la liberté géométrique de l'impression 3D et la stabilité du moulage de précision éprouvé."

Projet de recherche de Sogeclair

Un projet de recherche des Français fournisseur aéronautique traite de portes d'avions futuristes qui, grâce à un treillis bionique sophistiqué composé d'entretoises en aluminium, nécessitent beaucoup moins de matériel tout en étant tout aussi robustes. Concevoir un tel maillage avec la CAO n'est pas un problème pour les experts de l'aérospatiale.

En revanche, cela devient difficile lorsqu'il s'agit de produire en utilisant le procédé de moulage à la cire perdue. "Particulièrement lors du développement de prototypes, les entreprises doivent constamment modifier les subtilités", explique Herrero. "Cependant, il est long et coûteux de produire un nouveau moule pour le moulage de précision à chaque changement avec des outils spéciaux." Le système d'impression 3D VX1000 est l'un des plus grands systèmes d'impression 1000D industriels pour les modèles de moulage de précision avec un espace de construction de 600 x 500 x 3 mm. Les modifications de conception peuvent être mises en œuvre directement à l'écran.

Production de la porte de l'avion

Le spécialiste de l'impression 3D utilise le fichier CAO de la porte de l'avion comme entrée pour le système d'impression 3D. Celui-ci applique un plastique acrylique appelé polyméthacrylate de méthyle (PMMA) sous forme de poudre sur la zone de construction - en couches minces de 150 µm. La tête d'impression se déplace ensuite sur la zone de construction et colle le plan de construction numérique à certains endroits PMMA. Ceci est suivi d'une nouvelle couche de poudre. Couche par couche, le modèle de moulage à la cire perdue est créé, qui offre de meilleures performances en termes de qualité que les impressions de test de la concurrence.

"Par rapport à d'autres matériaux pouvant être traités de manière additive, tels que Résines liquides dans le Stéréolithographie le PMMA peut être parfaitement brûlé. La raison principale en est le coefficient de dilatation négatif de notre matériau en poudre, qui n'a entraîné aucune fracture de la coque lorsque le modèle à paroi mince a été brûlé », explique Herrero.

Une fois le modèle PMMA imprimé, il est infiltré de cire chaude pour sceller les surfaces. La prochaine étape est dans la fonderie. Les employés recouvrent le modèle imprimé de couches de céramique et font fondre le modèle dans un four. Ce qui reste est un moule en céramique, qui est ensuite rempli d'aluminium liquide. Une fois le métal durci, les employés retirent la couche de céramique et exposent la porte de l’avion fini.

Microimpression 3D basée sur la polymérisation à deux photons

15.02.2017 | Nanoscribe développe et vend des imprimantes 3D et des systèmes de lithographie en niveaux de gris pour la microfabrication, y compris le Forme X quantique. Le système de lithographie laser est basé sur la polymérisation à deux photons et combine des technologies d'impression propriétaires. Vous trouverez ci-dessous des informations sur les nouveaux développements et applications de la micro-imprimante 3D.

Prototypage connecté pour l'industrie 4.0 - conférence

01.02.2017 | Johanna Krimm, Marketing + Ventes, Technique de Kegelmann GmbH, Rodgau-Jügesheim, montrera lors des journées de presse professionnelle RBS Stutensee comment l'entreprise, avec la philosophie du prototypage connecté, repousse les limites précédentes sur la voie de l'industrie 4.0 en combinant les technologies conventionnelles et additives sous un même toit

Bases de la fabrication additive

Quels procédés d'impression 3D existe-t-il ?

Il existe un certain nombre de procédés d'impression 3D ou de techniques de fabrication additive. L'aperçu suivant du processus d'impression 3D montre certains des plus connus :

• Modélisation par dépôt en fusion (FDM) : Dans le procédé le plus connu, un thermoplastique est extrudé à travers une buse chauffée, qui dépose le matériau en une certaine épaisseur de couche sur une plate-forme. Le matériau se refroidit et se solidifie, construisant le modèle couche par couche. La méthode rentable présente des limites en termes de détails en raison de la résolution relativement faible et des couches visibles.
• Stéréolithographie (SLA) : SLA utilise un laser UV pour solidifier couche par couche une résine liquide dans un récipient. Ce processus produit des modèles avec des niveaux élevés de détails et de finition de surface, mais est généralement plus coûteux et plus lent que le FDM.
• Traitement numérique de la lumière (DLP): Le DLP est similaire au SLA en ce sens qu'il s'agit également d'un processus photopolymérisable, mais il utilise une source de lumière numérique pour projeter l'image en couches entière sur la résine. Cela durcira chaque couche en une seule fois.
• Frittage laser sélectif (SLS) : SLS utilise un laser pour fritter ou faire fondre un matériau en poudre (généralement du nylon ou du polyamide) couche par couche. Le processus produit des modèles robustes et, contrairement à FDM et SLA, ne nécessite aucune structure de support. Il offre une grande résistance structurelle et une flexibilité de conception, mais les produits finaux peuvent avoir une finition de surface rugueuse.
• Fusion sélective au laser (SLM) et Direct Metal Laser Sintering (DMLS) : les deux procédés utilisent un laser pour fondre et fritter la poudre de métal, créant ainsi une pièce métallique solide. Le SLM et le DMLS sont souvent utilisés dans les technologies aérospatiales et médicales.
• Polyjet ou Modélisation multijet (MJM): Dans ce processus, de petites gouttes d'une résine photopolymère sont pulvérisées sur la plate-forme de construction et immédiatement polymérisées à la lumière UV.
• Fusion par faisceau d'électrons (EBM) : EBM est similaire au SLM et au DMLS, mais utilise un faisceau d'électrons au lieu d'un laser pour fondre et fritter la poudre de métal.
• Fabrication d'objets stratifiés (LOM) : dans LOM, des couches de papier ou de plastique sont empilées et collées ensemble, puis le modèle est découpé dans ces couches.

Antibactérien même sans désinfection avec un revêtement spécial

Il existe de nombreux autres processus qui utilisent des applications ou des matériaux plus spécifiques, mais ce sont quelques-unes des techniques les plus couramment utilisées en impression 3D. Un certain nombre de processus se sont imposés comme des leaders de l'industrie, notamment la stéréolithographie (SLA), la modélisation par dépôt de fil fondu (FDM) et le frittage sélectif par laser (SLS).

Existe-t-il d'autres procédés additifs qui ne sont pas de l'impression 3D ?

La fabrication additive englobe différentes technologies, toutes basées sur le même concept fondamental : construire un objet couche par couche. Cependant, il existe d'autres processus additifs qui ne sont pas nécessairement qualifiés d'"impression 3D". Un exemple de ceci est la fusion par faisceau d'électrons (EBM).

Bien qu'il s'agisse toujours d'un processus additif, il diffère de l'impression 3D traditionnelle en ce qu'il utilise des faisceaux d'électrons au lieu de la lumière (comme dans SLA) ou d'un laser (comme dans SLS) pour faire fondre et accumuler le matériau. Dans la fabrication d'objets laminés (LOM), de fines couches de matériau (comme du papier ou du plastique) sont empilées et collées ensemble, puis découpées dans la forme souhaitée avec un laser ou un couteau.

Les limites de ce qui peut être considéré comme "l'impression 3D". selon le contexte et le but varient. Certaines personnes utilisent le terme "impression 3D" comme terme générique pour toutes les technologies de fabrication additive, tandis que d'autres ne l'utilisent que pour des processus spécifiques.

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