L’arrivée de l’impression 3D a révolutionné le monde de l’industrialisation. Depuis le dépôt du premier brevet en 1984, elle a fait l’objet de nombreuses études.Puis, l’impression 3D métal est apparue dans les années 90. Si au début sa croissance était lente, aujourd’hui, cette technique a démontré son utilité dans plusieurs domaines.

Les techniques de base de l’impression 3D métal

Le principe de l’impression 3D métal reste le même que celui du plastique et des autres matériaux. L’appareil superpose des couches de matières une à une pour obtenir un objet réel à partir d’une conception 3D numérique. C’est la base. Néanmoins, les étapes de fabrication d’une pièce peuvent être différentes.

Fusion sur lit de poudre

Il s’agit aussi des procédés DMLS (Direct Metal Laser Sintering) ou SLM (Selective Laser Melting). De fines poudres métalliques sont liées entre elles grâce à une source de chaleur (un faisceau d’électrons ou un laser). Contrairement au frittage, la fusion sur lit de poudre ne laisse aucun espace entre les particules. La pièce obtenue est alors plus résistante.

Jet de liant

Si les particules sont fondues lors de la fusion sur lit de poudre, il en est autrement pendant le jet de liant. Elles sont agglomérées couche par couche avec une colle spéciale. La pièce obtenue, appelée pièce verte, subit ensuite un traitement thermique ou frittage permettant d’éliminer le liant et d’avoir le produit définitif.

Extrusion de métal

Le procédé est identique à celui du FDM (FusedDepositionModelling). Au lieu d’utiliser du plastique, un polymère chargé de poudre métallique est employé. Le filament est extrudé à travers une buse pour avoir la pièce verte. Cette dernière est traitée par ébavurage et par frittage pour obtenir le produit entièrement métallique.

Dépôt sous énergie concentrée

Comme son nom l’indique, il s’agit de déposer couche par couche de la poudre ou du fil métallique fondu sur un substrat. Une source à haute énergie permet de liquéfier le matériau et un bras robotisé multi-axes assure la précision du travail. La finition est effectuée par usinage CNC.

Fabrication additive par ultrasons

Un soudage par ultrasons va permettre de coller des feuilles métalliques entre elles. Une pièce brute qui sera usinée est alors obtenue afin d’avoir la pièce demandée. Cette opération se fait grâce à une machine à commande numérique.

Les avantages et les inconvénients de l’impression 3D métal

Sans nul doute, le principal avantage de l’impression 3D métal réside dans sa liberté de conception. Il est désormais envisageable de créer des pièces d’une complexité géométrique impossible à fabriquer grâce aux procédés de fabrication soustractive. En outre, le coût de la production ne varie pas selon le design de la pièce. Les pièces fabriquées par impression 3D métal sont également plus légères et plus résistantes, sans oublier qu’aucun outillage n’est nécessaire et les chaînes de production sont simplifiées.

Cependant, elle possède aussi ses limites. Bien qu’il s’agisse d’un procédé économique, mais cela est valable uniquement dans la mesure où s’ensuit une amélioration des performances. D’un autre côté, elle ne peut pas concurrencer avec les procédés de fabrication traditionnels lorsqu’il est question d’une production en très grande quantité. Etant une technique encore en plein essor, ses règles de conception peuvent changer d’une pièce à l’autre. De plus, en règle générale, les pièces métalliques imprimées en 3D passeront toujours par un post-traitement avant d’être utilisables.

Quels sont les domaines d’application de l’impression 3D métal ?

L’aérospatiale

Dans l’industrie aérospatiale, il est indispensable de trouver un moyen de fabriquer des structures légères non seulement pour des raisons économiques, mais aussi pour des causes physiques.

La santé

L’impression 3D métal a permis de concevoir des implants médicaux en matériaux biocompatibles (en titane par exemple) parfaitement adaptés à l’anatomie des patients.

L’automobile

La technique est principalement utilisée pour la fabrication de pièces de voitures à haute performance ou de voitures de course.

L’industrie

De nombreux outils industriels tels que les moules métalliques avec canaux de refroidissement internes ont été créés par impression 3D.

Évidemment, il s’agit d’une liste non exhaustive car le domaine d’application de la fabrication additive est très vaste et ne cesse de s’agrandir au fil du temps.