La fabrication additive métallique peut être un sujet compliqué, en particulier pour ceux qui sont nouveaux dans l'industrie. Mais la FA métallique n'est qu'un moyen parmi d'autres de fabriquer une pièce ; il existe des dizaines d'autres méthodes «traditionnelles» sur lesquelles on s'appuie depuis des siècles. Bien que la fabrication additive métallique soit relativement nouvelle, elle présente un monde d'opportunités pour d'innombrables industries qui cherchent à imprimer des pièces aux géométries complexes et à affirmer davantage de contrôle sur leurs chaînes d'approvisionnement sans s'appuyer sur des réseaux complexes de machinistes qualifiés.
In première partie de ce guide d'introduction à la fabrication additive métallique, nous avons discuté de la fabrication additive à un niveau élevé, en soulignant les étapes de la conception au post-traitement nécessaires pour créer une pièce finie. Dans ce deuxième volet, nous examinerons certaines formes traditionnelles de fabrication et discuterons des différences entre la FA métallique et ce qui la rend unique.
Moulage et forgeage
La fonderie est l'une des plus anciennes formes connues de métallurgie, avec des racines dans l'ancienne Mésopotamie. Il existe plusieurs formes de coulée : coulée sous pression, coulée en plâtre, coulée en sable, etc., mais le processus est fondamentalement similaire pour toutes : le métal en fusion est versé dans un moule où il refroidit et durcit. La pièce est ensuite extraite et post-traitée, ce qui laisse la pièce finie pour son utilisation finale.
Le moulage présente plusieurs avantages : le processus peut être moins coûteux car il repose sur des machines de moindre technologie, les pièces sont robustes avec une résistance à la compression élevée et peuvent être fabriquées à partir d'une multitude de matériaux, le processus peut être utilisé pour produire de gros objets, et plus. Comme l'automatisation et les logiciels de conception de haute technologie ont transformé de nombreuses facettes du domaine de la fabrication, les pièces moulées peuvent gérer des conceptions plus complexes qu'il y a des décennies.
Malgré tous ses attributs positifs, le casting a aussi des faiblesses. Le processus ne permet pas de pièces de précision, en particulier lorsqu'il s'agit de structures internes complexes. De plus, les délais d'approvisionnement des pièces sont longs car ils nécessitent des ingénieurs de conception et des machinistes spécialisés; et chaque nouvelle itération de conception nécessite la réalisation de moulages séparés, ce qui rend le processus particulièrement long pour le développement de nouvelles pièces.
Brasage et soudage
Comme le moulage et le forgeage, le brasage et le soudage sont deux des formes les plus établies de fabrication de pièces. Et tout comme le moulage, il existe de nombreuses formes de brasage et de soudage avec un processus global qui les unifie : le métal avec un point de fusion inférieur est chauffé à son état liquide et utilisé pour lier ensemble deux ou plusieurs pièces de métal plus dures. Le brasage diffère du soudage en ce sens qu'il s'agit d'un processus automatisé. les pièces peuvent être produites en série dans un four en chauffant le métal d'apport et flowà travers les joints pour coller les métaux. Le soudage peut être automatisé à l'aide de la robotique, mais ce processus a tendance à être beaucoup plus coûteux et est généralement effectué manuellement par des soudeurs qualifiés.
Le brasage et le soudage ont tous deux leurs avantages. Pour le brasage, en raison de sa dépendance à l'automatisation, il est souvent choisi pour les pièces produites en série. Le soudage, en particulier lorsqu'il est effectué par un soudeur qualifié, est souvent choisi pour sa capacité à créer des pièces complexes et petites qui ne sont pas fiables pour une production en série. Les deux procédés sont également choisis car plusieurs matériaux peuvent être fusionnés à l'aide de métaux d'apport.
Cependant, le brasage, tout comme le moulage, peut ne pas être fiable lors de la production de géométries de pièces complexes, et avec la dépendance du soudage à des artisans qualifiés (dans une industrie qui connaît une pénurie de main-d'œuvre), les délais d'exécution des pièces peuvent être irréalistes pour les entreprises qui ont besoin de pièces spécialisées rapidement. et ne peut pas se permettre des mois de décalage.
Usinage CNC
L'usinage à commande numérique par ordinateur (CNC) utilise un logiciel informatique préprogrammé pour faire fonctionner des machines d'usine telles que des tours, des fraiseuses et des rectifieuses pour fabriquer une pièce. L'usinage CNC est un processus soustractif, ce qui signifie qu'il commence par de plus gros morceaux de métal qui sont manipulés dans le processus CNC pour créer la pièce finie.
L'usinage CNC est apprécié pour sa précision; puisque l'ensemble du processus est automatisé et contrôlé par des programmes informatiques complexes et des machines spécialement calibrées, les pièces résultantes ont tendance à être de haute qualité, avec des angles exacts et une uniformité. La fiabilité du processus et l'implication relativement faible de la main-d'œuvre le rendent également idéal pour la production de masse de pièces de précision.
Cependant, les capacités de précision de l'usinage CNC entraînent des coûts plus élevés. Même si le processus ne nécessite pas une main-d'œuvre spécialisée importante, les machines CNC sont coûteuses. Le prix des pièces peut également augmenter en fonction de la complexité. La production de pièces avec des angles inférieurs ou des parois minces peut être un défi pour l'usinage CNC, et à mesure que le niveau de difficulté augmente, le prix et la fiabilité des pièces augmentent également.
Là où la fabrication additive excelle
Apparemment, la fabrication additive métallique avancée reprend bon nombre des points forts du soudage et de l'usinage CNC et les réinvente en quelque chose de nouveau et de différent. Contrairement à l'usinage CNC, la FA métallique est un processus additif plutôt que soustractif. La fusion laser sur lit de poudre (LPBF), utilisée par Velo3D, commence par du métal en poudre qui est chauffé à son point de fusion à l'aide de lasers calibrés avec précision (comme le soudage), qui lie chaque couche à la couche en dessous. Couche par couche, la pièce est construite à partir de zéro, selon des spécifications précises programmées dans un logiciel avancé (comme l'usinage CNC).
Parce que la fabrication additive métallique avancée est automatisée, elle crée des pièces de précision sans la variance de processus même qualifiés comme le moulage, le forgeage, le brasage et le soudage. Velo3D a également été le pionnier d'un Processus d'impression SupportFree™, qui permet à la solution de bout en bout de Velo3D de produire des pièces avec des structures internes complexes, des parois minces et des angles faibles avec peu ou pas de structures de support. Cela réduit à son tour le besoin de post-traitement compliqué endémique aux processus de fabrication conventionnels.
Un autre changement de jeu avec Velo3D est l'intégration de logiciels et de matériel. Étant donné que les fichiers de conception Velo3D sont uniques aux machines Velo3D, n'importe quelle pièce peut être imprimée sur n'importe quelle machine, ce qui offre un niveau de contrôle impossible avec d'autres processus de fabrication. Cette intégration aide les entreprises à produire des pièces à la demande, ce qui résout bon nombre des complications qui affectent les processus de fabrication traditionnels au sein de la chaîne d'approvisionnement. Les délais d'exécution résultants pour les pièces fabriquées via le processus de bout en bout de Velo3D sont des semaines plutôt que des mois.
Bien que les capacités de la fabrication additive métallique avancée permettent d'obtenir des pièces complexes en une fraction du temps, il y a certaines considérations à prendre en compte pour déterminer le processus de fabrication qui vous convient.
Par exemple, la production de masse de pièces moins complexes est encore mieux laissée à des processus plus généralisés comme l'usinage CNC. Néanmoins, pour les industries de tout le spectre désireuses d'innover et qui ont besoin de pièces spécialisées cohérentes et de haute qualité sans mois de délai, la solution de fabrication additive métallique avancée de bout en bout de Velo3D est la solution idéale.
Dans la troisième partie de cette série, nous examinerons plus en profondeur les tenants et les aboutissants du processus d'impression de FA métallique avancé.
Si vous souhaitez en savoir plus sur le processus de fabrication additive métallique Velo3D, contactez l'un de nos ingénieurs experts dès aujourd'hui.
