Le monde de la fabrication peut parfois sembler impénétrable. Pour ceux qui n'ont pas une connaissance approfondie de l'industrie, de nombreux processus qui sous-tendent la production de pièces essentielles peuvent être difficiles à comprendre. Même pour ceux qui ont des années d'expérience, les nouvelles avancées dans la fabrication peuvent être difficiles à suivre.
Chez Velo3D, nous nous efforçons toujours de rendre ces avancées accessibles et compréhensibles pour les ingénieurs et autres parties prenantes qui cherchent à en savoir plus sur les nuances de la fabrication de pièces additives métalliques. Dans partie un de cette série, nous avons exploré ce qu'est la fabrication additive métallique (AM), et dans deuxième partie nous avons distingué la FA métallique des autres formes traditionnelles de fabrication.
Dans cet épisode de la série, nous explorerons la FA métallique avancée, en particulier la solution de bout en bout mise au point par Velo3D : comment cela fonctionne et comment il se distingue des systèmes AM conventionnels.
Simplification du processus de conception
L'un des principaux défis qui limitent les solutions AM conventionnelles est le processus de conception. Pour qu'une imprimante AM fabrique une pièce, la pièce doit être formatée dans un langage que l'imprimante comprend. Malheureusement, ce n'est pas aussi simple que de télécharger un fichier et d'appuyer simplement sur "imprimer".
Traditionnellement, les pièces sont conçues à l'aide de fichiers de conception assistée par ordinateur (CAO). Avec les systèmes AM conventionnels, ces fichiers CAO sont téléchargés puis traduits ou « découpés » en couches de fichiers STL discrets qui indiquent à l'imprimeur comment construire la pièce.
Bien que ce processus puisse sembler anodin, la réalité est que ce processus de traduction ne conserve pas toujours l'intention de conception d'origine intacte. Ce compromis fait partie de ce que l'on appelle la conception pour la fabrication additive (DfAM), et dans les systèmes AM conventionnels, le processus DfAM signifie souvent des réductions drastiques de la complexité de la pièce, ce qui compromet finalement l'intention initiale de la conception.
La solution de fabrication additive métallique avancée de Velo3D gère ce processus différemment, permettant aux utilisateurs de télécharger des fichiers CAO natifs sur son Flow™ sans les découper en centaines de fichiers STL comme le font les systèmes AM conventionnels. En bouleversant le processus DfAM conventionnel, Flow™ peut créer des fichiers pour l'impression qui conservent beaucoup plus de complexité et préservent l'intention originale de la conception.
Et parce que Flow™ est intégré au matériel d'impression de Velo3D, il n'y a aucun problème avec les pièces imprimées comme prévu. Tous les problèmes de conception qui menaceraient la viabilité de l'impression peuvent être facilement ajustés dans le Flow™ en appliquant des éléments de conception éprouvés d'un simple clic à partir d'un catalogue de recettes dans le logiciel. Cette approche simplifiée et intuitive de la traduction CAO est révolutionnaire dans le domaine de la fabrication additive métallique.
Un système d'impression de nouvelle génération
Avec les fichiers de conception traduits et optimisés pour l'impression, le processus de fabrication peut commencer. Pour Velo3D et d'autres solutions AM, le processus d'impression est effectué par un processus connu sous le nom de fusion laser sur lit de poudre (LPBF).
Pour que le LPBF réussisse, il commence par des conditions environnementales contrôlées avec précision dans la chambre de construction. Toute imperfection atmosphérique peut signifier la formation de fissures ou d'autres défauts dans la pièce finalisée. Le contrôle de ces conditions environnementales peut être un défi pour de nombreuses imprimantes AM conventionnelles. Chez Velo3D, nous déployons de nombreux capteurs de métrologie in situ qui surveillent de près toutes les conditions environnementales et peuvent interrompre la construction en temps réel pour s'adapter si les conditions peuvent menacer la qualité de la construction.
Avec l'environnement contrôlé, le facteur suivant est l'impression elle-même. Dans le LPBF, de fines couches de poudre métallique sont déposées sur le lit de poudre et chauffées à leur point de fusion à l'aide de lasers calibrés avec précision. Dans de nombreux processus d'impression AM conventionnels, les pièces doivent être fabriquées à l'aide de structures de support pour maintenir la pièce en place et tenir compte de la déformation naturelle du métal subie pendant le processus de chauffage et de refroidissement. Chez Velo3D, la précision de notre étalonnage laser permet un processus d'impression qui réalise des pièces de qualité identique ou supérieure sans avoir besoin de supports étendus. L'impression sans compromis signifie que les pièces imprimées nécessitent moins de post-traitement, d'outillage et de coûts.
Au cours du processus LPBF, les pièces sont construites couche par couche à partir du lit de poudre. Une fois qu'une couche a été posée et chauffée avec précision à l'aide de lasers, une autre couche de poudre est déposée sur le dessus à l'aide d'une lame de recouvrement. Le processus de recouvrement peut être un défi pour de nombreux systèmes AM conventionnels ; lorsque la lame traverse le plan, tout contact avec les calques actuels peut faire planter la construction. Velo3D a développé un recoater sans contact exclusif capable de nettoyer le lit de poudre sans risque de collision ou de menace pour la construction.
Que se passe-t-il lorsqu'une impression est terminée ?
Au final, le processus d'impression donne une pièce brute, proche de la finale. Pour les systèmes AM conventionnels, cependant, la partie la plus difficile n'est que le début. Les pièces avec des structures internes plus complexes ou des parois minces nécessitent souvent un outillage et un post-traitement importants, ce qui signifie des coûts de main-d'œuvre et de matériaux supplémentaires ainsi que du temps.
Grâce à la synergie d'un logiciel de préimpression de nouvelle génération et d'un matériel inégalé, Velo3D peut réaliser des fonctions d'impression complexes, notamment des surplombs, des parois minces et des canaux sans avoir besoin de supports. Cela signifie pour les ingénieurs une liberté dans leur processus de conception et la confiance de savoir que leur impression sera réalisée selon leurs spécifications, sans compromis.
Le dernier défi auquel sont confrontés les fabricants est la validation et la qualification. La plupart des industries ont besoin de pièces pour répondre à des normes réglementaires strictes d'approbation ; et avec les systèmes AM conventionnels, cela signifie généralement des tests et une validation approfondis une fois les étapes d'impression et de post-traitement terminées.
En tant que système de bout en bout, Velo3D intègre des rapports in situ à chaque étape du processus de construction, couche par couche. Notre Assure™ surveille de près chaque phase de la construction et crée automatiquement des rapports de construction détaillés qui peuvent être cruciaux dans le processus de validation et de qualification.
L'activation de tout ce qui précède est celle de Velo3D Intelligent Fusion®, qui est le processus de fabrication sous-jacent qui lie Flow™, Sapphire®et Assure™ en une solution de fabrication complète de bout en bout en gérant les informations flow, les données des capteurs et la technologie d'impression avancée pour un contrôle précis de l'ensemble du processus d'impression 3D sur métal.
Le principal défi auquel sont confrontées de nombreuses industries est fondamental : comment fabrique-t-on une pièce ? Il existe d'innombrables réponses, et chaque réponse apporte son propre ensemble de contraintes. Alors que la FA métallique continue d'évoluer, avec Velo3D à l'avant-garde de l'innovation, elle devient rapidement l'un des processus les plus fiables et reproductibles sur le marché aujourd'hui. Grâce à la synergie de bout en bout du logiciel et du matériel, Velo3D permet une liberté de conception et une fabrication de pièces cohérente et de qualité sans compromis.
Vous souhaitez vous lancer dans la FA métal ? Atteindre à l'un des ingénieurs experts de Velo3D aujourd'hui.
