Technologie de fabrication additive (AM)
La fabrication additive (AM) est une technologie de fabrication qui permet de créer des formes en superposant des couches de matériaux. Contrairement aux procédés d'usinage classiques ou au moulage, la fabrication additive permet de créer des formes en déposant, couche par couche, uniquement la quantité de matériau nécessaire aux endroits requis. Grâce à ces méthodes, la liberté de conception des produits s'accroît, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives en matière de fabrication.
- Les formes complexes peuvent être moulées d'un seul tenant, ce qui réduit considérablement le temps d'assemblage
- Réduire au minimum les marges de finition et obtenir un résultat proche du produit fini
- S'adapter avec souplesse au prototypage et aux modifications de conception sans avoir recours à des moules
- Optimisez l'utilisation des matériaux en n'appliquant que la quantité nécessaire
- Une flexibilité de conception qui surpasse les méthodes traditionnelles, notamment en matière de réduction du poids et d'intégration fonctionnelle
Demande croissante en matière de technologies de fabrication additive
Ces dernières années, l'intérêt pour la fabrication additive n'a cessé de croître à l'échelle mondiale. Plusieurs facteurs sont à l'origine de cette tendance, qui transforme profondément la nature même de l'industrie manufacturière. Un facteur clé réside dans la capacité à raccourcir considérablement les processus de développement. Étant donné que les données de conception peuvent être directement transposées sur des objets physiques, les cycles de prototypage et de révision peuvent être accélérés. De plus, sa capacité à produire uniquement ce qui est nécessaire, là où cela est nécessaire, allège la charge liée à la gestion des stocks, favorise la production locale et offre l'occasion de repenser les chaînes d'approvisionnement traditionnelles. De plus, il ne faut pas négliger les avantages environnementaux, tels que la réduction des déchets de matériaux et l'optimisation de la consommation d'énergie. La combinaison de ces multiples atouts fait de la fabrication additive une technologie essentielle au service de l'industrie manufacturière de la nouvelle ère.
- ●|Réduction des délais
- ●|Allègement de la charge liée à la gestion des stocks
- ●|Réduction du gaspillage de matériaux
Dépôt de métal par laser
La technologie de dépôt de métal par laser est un procédé de fabrication qui permet de faire fondre et de solidifier instantanément de la poudre métallique à l'aide d'un laser. Il permet un formage de haute précision et à haute densité, ce qui le rend adapté aux formes complexes, aux parois minces et aux structures fines. De plus, ce procédé permet de former, à la surface du matériau de base, des couches d'une épaisseur inférieure au millimètre qui résistent à la corrosion, à l'usure et à la chaleur, tout en offrant une meilleure adhérence que le placage ou la projection thermique. Il s'agit d'une technologie de pointe qui permet de ne traiter que les zones concernées et qui s'avère efficace pour les réparations et les modifications.
Fabrication additive par arc électrique
La technologie de fabrication additive par fil-arc est un procédé de fabrication qui consiste à faire fondre et à déposer un fil métallique par décharge d'arc. Comparé à la poudre, il est plus facile à manipuler et permet un approvisionnement stable à moindre coût. Sa grande vitesse de fabrication en fait la solution idéale pour la production de pièces de grande taille et la réalisation de réparations par rechargement. Les machines hybrides multitâches permettent d'effectuer l'usinage pendant le processus de stratification, ce qui permet d'affiner la forme de chaque couche au fur et à mesure de la construction. Ce procédé élimine les impuretés et les irrégularités de la surface stratifiée, ce qui améliore considérablement la précision de fabrication. Au final, cela se traduit par une reproduction plus fidèle des formes et par des propriétés internes de grande qualité. Comparé au dépôt de métal par laser, ce procédé offre une productivité et une rentabilité supérieures, ce qui explique son utilisation généralisée dans la fabrication de composants de grande taille destinés à l'aéronautique et aux machines industrielles.
Les multiples applications de la technologie de fabrication additive
L'AM est une technologie polyvalente qui permet non seulement de fabriquer de nouvelles pièces, mais aussi de réparer des pièces existantes et d'y ajouter des fonctionnalités de surface. Il peut être utilisé dans divers domaines, notamment la fabrication, la réparation et le revêtement, ce qui permet d'accroître considérablement la productivité et la valeur ajoutée sur les sites de production.
Fabrication additive 3D
La fabrication additive directe permet d'obtenir des structures optimisées, telles que des formes creuses et des topologies, difficiles à réaliser avec les procédés d'usinage ou de moulage classiques. Cela permet de mettre en œuvre de nouveaux concepts de conception grâce à la réduction du poids et à l'intégration des fonctions.
Réparation des pièces usées ou endommagées
En appliquant uniquement la quantité nécessaire de matériau sur les zones abrasées ou endommagées, il est possible de redonner au matériau sa forme d'origine. Les pièces peuvent être réutilisées, ce qui permet de réduire les coûts et d'optimiser l'utilisation des ressources.
Un revêtement qui améliore la dureté et la résistance à l'abrasion
En appliquant des couches d'alliages à haute dureté ou de matériaux résistants à l'usure et à l'abrasion à la surface du matériau de base, il est possible de prolonger considérablement la durée de vie des pièces. Cette solution est particulièrement adaptée aux pièces utilisées dans des environnements difficiles, comme les outils et les moules. En contrôlant le diamètre du faisceau laser, il est possible d'ajuster l'épaisseur du revêtement et la vitesse de traitement.
Dépôt par couches de métaux dissemblables
En superposant différents matériaux métalliques, il est possible de conférer de multiples propriétés, telles que la résistance à l'usure et à la corrosion, ce qui élargit considérablement la liberté de conception et permet de créer des pièces en matériaux composites qui étaient impossibles à réaliser avec les méthodes traditionnelles.
Exemples d'intégration de processus utilisant la technologie de fabrication additive
Le revêtement par AM comme alternative au placage
Traditionnellement, on procédait à un placage pour durcir la surface et la rendre résistante à l'usure, puis à un meulage pour la finition. Avec la fabrication additive, l'application directe de matériaux résistants à l'usure sur la surface permet de remplacer le placage. Associé à un polissage de finition au miroir, ce procédé permet d'obtenir efficacement un traitement de surface à la fois très résistant et précis.
Réduire considérablement les délais de production et les émissions de CO₂
Le processus traditionnel durait 12 jours, mais grâce à la mise en service de la machine de fabrication additive, ce délai a été ramené à 1 jour.
Délai de livraison
réduction de 91 %
Les émissions de CO₂ issues des procédés conventionnels, qui s'élevaient à environ 50 kg, ont été ramenées à environ 30 kg grâce à la mise en place de machines de fabrication additive.
Émissions de CO₂
40 % de réduction
Réparation de pièces par arc électrique
Il résout les difficultés liées à la réparation manuelle (soudage par rechargement, finition), telles que la durée des opérations, les variations de qualité et les changements fréquents de réglages entre les différentes étapes d'usinage. Cette solution permet d'automatiser les réparations afin de remédier à la pénurie de main-d'œuvre et aux problèmes liés à l'obsolescence technologique.
| Pièce à usiner | Lame de concassage du concasseur |
|---|---|
| Secteur | Machines générales |
| Matériau | Acier résistant à l'usure et à l'abrasion |
| Dimensions de la pièce | Φ500 mm × 80 mm |
Dureté (équivalente à HRC 60)
B : Distance par rapport à la face d'extrémité de l'éprouvette (mm)
- Usinage
- Mesure des pièces
- Simulation
Processus de mise en place des machines de fabrication additive
Mazak offre un accompagnement complet, du choix de la technologie jusqu'au service après-vente
- ●|Vérifier la géométrie de la pièce et son application afin d'évaluer si elle se prête à la fabrication additive
- ●|Choisir le procédé de fabrication additive le plus adapté
- ●|Proposer des spécifications optimales, notamment en ce qui concerne la taille du modèle, la précision et les équipements périphériques
- ●|Évaluer et présenter les coûts, les délais de livraison et les effets sur l'amélioration de la qualité
- ●|Vérifier les performances de formage à l'aide de pièces réelles et d'échantillons d'essai
- ・|Réglage des conditions : Optimiser les paramètres de formage
- ・|Préparation des éprouvettes et essais de résistance : Évaluer les propriétés mécaniques
- ・|Usinage simulé : Confirmation fondée sur le fonctionnement réel prévu
- ●|Quotation
- ・|Établir un devis comprenant les machines, les équipements périphériques et la mise en service
- ●|Livraison, installation et vérification de la modélisation de la machine, réalisées sous supervision sur place
- ●|Mettre en place les conditions nécessaires à la production locale et installer les machines
- ●|Formation visant à acquérir des compétences en matière d'exploitation et de maintenance
- ●|Accompagnement continu pour l'analyse des données opérationnelles et l'optimisation des conditions
- ●|Assistance en ligne pour l'aide à l'utilisation et le dépannage
- ●|Interventions sur site par des techniciens en cas de problème
