Si vous cherchez à fabriquer une pièce, il existe d'innombrables voies et processus à explorer, chacun avec ses propres avantages et inconvénients. Lorsque vous travaillez dans une industrie comme la fabrication additive métallique (FA), il peut être plus facile de faire la distinction entre les nouvelles technologies et les formes de fabrication plus traditionnelles comme le moulage, le brasage et le soudage, car les processus sont tellement différents.
Le monde de la FA métallique n'est cependant pas un monolithe. Il existe de nombreux points de distinction qui définissent la solution de chaque imprimante, mais malheureusement, bon nombre de ces distinctions sont ignorées si vous considérez l'impression 3D métal comme une industrie où les noms de marque changent mais la technologie reste la même.
Chez Velo3D, nous nous spécialisons dans une solution de FA métallique avancée qui a surpassé les technologies de FA conventionnelles. Cette marque Velo3D de FA avancée est rendue possible par une confluence d'avancées matérielles et logicielles de nouvelle génération qui s'appuient sur les points faibles de ces systèmes AM conventionnels ; l'une de ces avancées est le revêtement sans contact de Velo3D.
Dans cet article, nous verrons comment l'approche de Velo3D en matière de technologie de recouvrement se distingue des systèmes AM conventionnels et ce que signifie un recouvrement sans contact, en particulier lorsqu'il est associé aux autres avancées de Velo3D en matière de technologie AM, pour garantir la qualité des pièces.
La fonction des lames de recouvrement
La FA métallique, en particulier sa forme de fusion sur lit de poudre, fonctionne par la fusion précise d'un alliage en poudre pour le souder dans un substrat dense. Dans une imprimante 3D métal (qui a une atmosphère inerte et calibrée avec précision), un recoater dépose une couche de poudre aussi fine que le diamètre d'un cheveu humain. Cette fine couche de poudre est ensuite fondue avec précision par les lasers formant de minuscules bassins de fusion, qui refroidissent et se solidifient en un matériau solide. Le recoater repasse ensuite de manière itérative sur le plan de construction, couche par couche, en ajoutant plus de poudre de matière première à chaque fois. Au fur et à mesure que chaque couche est densifiée, elles fusionnent pour créer une pièce à partir de zéro.
Où les recoaters peuvent mal tourner et comment ils peuvent être améliorés
Au cours du processus de FA métallique, nous transformons rapidement le métal d'une poudre en un liquide, puis en un solide dense. C'est beaucoup d'évolution en peu de temps.
Lorsque des bains de fusion se forment, ils fonctionnent comme la plupart des liquides ; ils ont tendance à bomber comme le ménisque d'un verre d'eau. Lorsque le bain de fusion se solidifie, le ménisque autrefois liquide est maintenant un matériau solide en forme de dôme et, selon la taille du bain de fusion, peut être une saillie métallique solide importante. Bien entendu, des saillies peuvent également se produire à partir d'un macro-gauchissement d'un matériau solide. Ceci est courant avec un support insuffisant de certaines géométries et peut dépasser en amplitude plus élevée que les saillies du bain de fusion.
Une coucheuse passant sur la surface, couche par couche, travaille en contact presque étroit avec le plan de construction ; encore une fois, à peu près le diamètre d'une mèche de cheveux. Dans les anciens systèmes AM métalliques, si le dispositif de recouvrement rencontre l'une de ces protubérances, il peut « sauter » dessus, continuant à distribuer une couche de poudre sur le substrat. La zone proche de ce "saut" recevra probablement une quantité excessive de poudre, qui peut être trop épaisse pour que le laser puisse fondre, laissant une porosité dans la pièce. De plus, en sautant par-dessus une saillie, la lame de recouvrement peut également subir des dommages sur sa face inférieure, ce qui peut avoir un impact sur sa fonctionnalité à l'avenir.
Ces « affrontements » de recouvrement ne sont pas aussi dramatiques que leur nom l'indique ; ce n'est pas comme si le dispositif de recouvrement s'écrasait dans la pièce comme une voiture dans un mur d'essai de collision. Il s'agit plutôt de déviations subtiles que les revêtements traditionnels ne parviennent pas à accommoder, et qui peuvent entraîner des incohérences et une porosité dans la structure d'une pièce.
Velo3D a été le pionnier de ce que l'on appelle un revêtement sans contact. En permettant à la lame un peu plus de dégagement de la plaque de construction, Sapphire les imprimantes atténuent le risque de contact lorsque des saillies se forment, sans sacrifier la cohérence précise de la hauteur de la couche de lit de poudre. Bien que le dispositif de recouvrement sans contact soit une partie essentielle du processus d'impression, c'est la technologie qui l'entoure qui fait de Velo3D un système AM avancé.
Le scénario le plus défavorable pour un conflit de recouvrement
Dans un scénario d'impression moins qu'idéal comme celui décrit ci-dessus - où le dispositif de recouvrement saute sur une saillie, créant des épaisseurs ou une porosité incohérentes dans la pièce - le problème n'est pas une construction ratée. Si une pièce est défectueuse et que la construction échoue, les ingénieurs peuvent recalibrer la machine, recommencer et espérer de meilleurs résultats la prochaine fois.
Le vrai souci est de savoir si la construction est terminée et que la pièce résultante est truffée d'erreurs non détectées à un niveau fondamental. Cette pièce peut subir un post-traitement coûteux et se retrouver dans un moteur ou une autre machine, puis tomber en panne parce qu'elle n'était pas solide au départ. Il s'agit du pire scénario absolu d'un conflit de recouvrement dans un système de fabrication additive métallique hérité. Ce n'est pas une construction ratée mais une construction réussie d'une pièce défaillante.
Comment Velo3D surmonte l'échec du recouvrement
Alors que le revêtement sans contact de Velo3D est important pour atténuer les conflits, là où la technologie brille, c'est dans sa surveillance de processus in situ. Au sein de Velo3D Sapphire imprimantes, chaque couche de la construction est cartographiée en hauteur pour détecter les saillies et informer l'opérateur. Cela donne aux ingénieurs une capacité unique à détecter rapidement les anomalies d'impression et à effectuer des actions correctives.
En intégrant Assure logiciel d'assurance qualité dans les imprimantes elles-mêmes, s'il y a des erreurs dans la construction, elles ne passeront pas inaperçues. Le comportement du métal fabriqué de manière additive peut être difficile à prévoir. Même sur la technologie la plus avancée, les choses peuvent mal tourner, cependant, avec la BONNE technologie, les anomalies sont capturées franchement, signalées explicitement et transmises de manière transparente à l'utilisateur, permettant un dépannage et une résolution rapides des problèmes.
La fabrication additive métallique avancée, lancée par Velo3D, est rendue possible grâce à la synergie du matériel de nouvelle génération comme le recoater sans contact et des meilleurs logiciels de surveillance de processus comme Assure. Dans de nombreux systèmes AM métalliques hérités, l'échec n'est pas nécessairement dans la façon dont une pièce est construite, c'est dans le fait que cette qualité ne peut pas être garantie. Velo3D évite ces pièges pour assurer une construction de qualité à chaque fois.
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