Centre d'apprentissage 3D
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Fonderie vs impression 3D de métal: Quelles différences ?

Introduction

La fabrication additive est souvent considérée comme la nouvelle révolution industrielle. Des pièces détachées imprimées en 3D pour l’automobile, aux pièces d’avion, et aux maisons imprimées en 3D, l’impression 3D change le monde autour de nous. Mais cette technologie est-elle aussi efficace que la fonderie traditionnelle quand il s’agit de créer des pièces en métal ?  

La fonderie traditionnelle

L’histoire de la fonderie traditionnelle date du Moyen-Age. Ce procédé implique plusieurs étapes. Dans un premier temps, il faut produire une réplique du produit final. Pour créer cette réplique, il est possible d’utiliser de nombreux matériaux tel que le bois par exemple. Ce design doit également présenter le système remplissage mais aussi des supports additionnels.  Ensuite, il faut donc créer le moule de cette réplique. Il existe de nombreuses techniques afin de travailler le moule, le matériau le plus populaire est le sable.

La première étape est la préparation de la réplique. Ce procédé sera différent pour tous les matériaux. Une fois la copie de votre produit final en mains, le système de remplissage doit être créé. Il est alors important de se rappeler que la réplique doit sortir du moule, il ne peut donc pas être plus grand sur la partie basse que sur le haut. 

En créant le design de vos pièces et de votre système de remplissage, vous devrez également penser au fait que le métal liquide se solidifie rapidement.

Ensuite, tout doit être copié dans un moule. Il est nécessaire de préparer deux moules. La prochaine étape sera d’obtenir une réflection de l’objet dans un sable spécial afin de créer un moule. Le second moule est ensuite utilisé pour le système de remplissage, où le métal sera versé, si nécessaire il peut aussi est utilisé pour la seconde partie de votre objet. Les moules sont ensuite assemblé les uns sur les autres, de façon à ce que le système de remplissage communique et forme vos objets. 

 

Une fois les deux moules connectés, pour que le métal ne fuite pas encore deux couches de sable, le métal est chauffé puis liquéfié. Le procédé de fonderie implique que le métal soit versé dans le moule à travers un système de remplissage très rapidement, puisqu’il se solidifie vite. 

La dernière étape est de nettoyer l’objet potentiellement plein de sable et d’enlever le système de remplissage.  L’objet est ensuite prêt pour le polissage ou pour retirer les excès de matériau si besoin. 

Les technologies d’impression 3D de métal

L’impression 3D offre différentes méthodes pour créer vos pièces en métal. A Sculpteo nous vous proposons quatre technologies d’impression 3D pour vos pièces en métal: Frittage Laser Direct de Métal(DMLS), Fusion Sélective par Laser (SLM), Projection de Liant, et le moulage à la cire perdue.   Les technologies SLM, DMLS et la projection de liant sont des technologies à base de poudre de métal. Le moulage à la cire perdue utilise l’impression 3D pour copier un objet en cire. Nous allons passer en revue ces technologies dans la suite de cet article.    

La Fusion Sélective par Laser (SLM)

La Fusion Sélective par Laser utilise de la poudre de métal pour créer vos pièces. L’imprimante 3D de métal utilise une fine couche de poudre de métal ensuite fusionnée pour prendre la forme de la pièce commandée. Ce procédé est répété couche par couche. Une haute température est utilisée afin de faire fondre le métal, les pièces imprimées ont donc besoin d’un certain temps pour refroidir. Avec la technologie SLM, vous pouvez intégrer des composants multiples en un seul objet, ce qui vous permet de gagner du temps sur votre procédé d’assemblage par exemple. Choisir la Fusion Sélective par Laser pour votre production vous permettra également de créer des pièces résistantes, qui peuvent également être assez légère. Les pièces imprimées en 3D avec cette technologie sont résistantes aux hautes températures.    Pour ce qui est des matériaux que nous proposons pour cette technologie, il s’agit de l’Aluminium AISi7Mg0,6 composé principalement d’aluminium (90%), de silicone(7%) et de magnésium  (0.6%). Ce matériau possède de bonnes propriétés mécaniques et peut être exposé à de hautes tensions. 

Le Frittage Laser Direct de Métal ou DMLS 

La technologie DMLS utilise de la poudre de métal pour imprimer vos pièces fonctionnelles. Le procédé est le même que pour la technologie SLM, l’imprimante 3D de métal dépose d’abord une couche de poudre de métal, puis le laser vient fusionner la poudre pour lui donner la forme du modèle 3D à produire. Le procédé de la technologie DMLS est avantageux si vous souhaitez produire des pièces en métal pour vos prototypes ou vos petites séries en éliminant les étapes vous faisant perdre du temps, comme l’outillage. Cette technologie permet également de créer des designs détaillés et complexes qu’il serait impossible de produire avec d’autres technologies, à cause des limitations des techniques de fabrication traditionnelles.  

Les propriétés de vos pièces en métal imprimées en utilisant les technologies SLM et DMLS seront similaires. Ces pièces auront des bonnes caractéristiques mécaniques, vos modèles seront détaillés mais aussi complètement fonctionnels, prêts à être utilisés, ou intégré à un autre objet. 

Les principales différences entre les technologies SLM et DMLS sont la température de fusion, mais aussi les matériaux utilisés. La technologie DMLS vous permet d’utiliser l’Acier Inoxydable 316L ainsi que le  Titane 6AI-4V.    

La projection de liant

Tout comme les deux technologies d’impression 3D mentionnées précédemment, la projection de liant, ou Binder Jetting, est une technologie d’impression à base de poudre. Pour créer vos pièces avec cette technique de fabrication additive, aucun laser n’est impliqué. La projection de liant est connue pour être la technique d’impression 3D de métal la moins chère, mais aussi une des plus rapides.  

La poudre est fusionnée par le biais d’un agent liant. La poudre est ensuite chauffée, entre chaque couche pour la solidifier. Un des avantages majeurs de la projection de liant est sa vitesse, mais aussi ses possibilités de customisation. Cette technique est un atoût pour le prototypage, pour des pièces décoratives ou alors pour la joaillerie.    A Sculpteo, nous offrons deux poudres de métal pour l’impression 3D par projection de liant: l’Acier/Bronze 420SS/BR et l’Acier Inoxydable 316 .  

Le moulage à la cire perdue

Le moulage à la cire perdue est une des seules techniques ici qui n’implique pas de poudre de métal. Cette technologie est basée sur l’injection de métal dans un moule. Grâce à l’impression 3D, une parfaite réplique du produit fini est imprimée en cire Une pièce Une fois le modèle imprimé un moule fait un plâtre est placé autour et une fois le moule prêt, le métal liquide est injecté pour remplacer la réplique en cire.  Pour satisfaire vos besoins de production, nous vous proposons trois matériaux différents pour le moulage à la cire perdue: Argent, Laiton, et Bronze  

Fonderie et impression 3D: Une alliance est-elle possible ?

La fabrication additive n’est pas obligatoirement le concurrent des méthodes traditionnelles de fonderie. En effet, ces deux techniques de fabrication de métal peuvent tout à fait être combinées afin de s’adapter pleinement à vos besoins. Le meilleur exemple est d’imprimer en 3D le premier objet, la réplique de l’objet fini. L’impression 3D permet un plus haut niveau de détails, qu’il n’est pas possible d’atteindre avec de la fonderie classique. Cela permet également d’accélérer la pré-production de vos pièces. 

Une autre façon de combiner fabrication additive et fonderie classique est d’imprimer en 3D des copies en plastiques du produit final. Comme avec le moulage à cire perdue, les répliques imprimées en 3D vont fondre et s’évacuer afin de créer un moule parfait à utiliser pour la fonderie. Ce procédé est très bien expliqué dans le vidéo suivante:

Grâce à la fabrication additive, le modèle sera détaillé et laissera l’empreinte exacte de sa forme pour votre design. En voici un exemple:  

Quand utiliser la fonderie traditionnelle ?

La fonderie classique pour les grosses pièces

Si vous prévoyez de produire de larges pièces mécaniques, comme des composants de moteurs ou de grands engrenages. La fonderie classique sera parfaitement adaptée.  La fabrication additive ne sera pas aussi pertinente pour les pièces plus larges à cause des dimensions des imprimantes 3D. Le principal but de créer des pièces mécaniques est d’obtenir des pièces fonctionnelles. Le rendu visuel importe peu, seules les propriétés mécaniques comptent et si les grosses pièces représentent l’essentiel de votre production, la fonderie vous conviendra parfaitement.   

La fonderie traditionnelle sera moins cher pour les grandes séries

La fonderie sera aussi avantageuse si vous avez besoin de nombreux exemplaires d’un même objet. Les coûts de production baisseront en utilisant une méthode de fonderie classique.  

Comment améliorer sa production avec l’impression 3D de métal ?

Puisque la technique de moulage à la cire perdue est assez similaire à la technique de fonderie classique, nous aborderons dans ce chapitre les avantages de la fabrication additive pour les technologies d’impression 3D à base de poudre.  

Pièces articulées et personnalisées imprimées en 3D

L’impression 3D permet aussi une certaine liberté en termes de design, du niveau de détails, et de la personnalisation. Aussi, si la précision est un facteur important pour vous, nous vous conseillons d’utiliser la fabrication additive. L’impression 3D permet également de créer des pièces articulées, ce qui est impossible avec une technique de fonderie traditionnelle. Cela offre de nouvelles opportunités de design ! 

L’impression 3D est plus rapide 

Si la rapidité est un facteur important au sein de votre production, la fabrication additive peut être une solution pour vous. L’impression 3D de métal est plus rapide pour plusieurs raisons. En ce qui concerne la pré-production, tout d’abord, vous n’avez besoin que d’un modèle 3D. Comparé à la fonderie, vous n’avez pas besoin d’avoir une pièce déjà créée, ni d’un système de remplissage, ou d’un moule. Le procédé d’impression 3D permet de gagner du temps. Pour les profiter des technologies de fabrication additive à base de poudre, tout ce que vous avez à faire, est de charger votre modèle 3D sur notre service d’impression 3D en ligne   La post-production est également plus rapide pour les pièces imprimées en métal. Gardez à l’esprit que la fonderie implique toute une procédé de retrait des pièces, notamment du système de remplissage. Pour les pièces imprimées en 3D, seules les supports sont à retirer, une manoeuvre réalisée par notre équipe de production. Nous proposons également diverses options de finition, comme le polissage ou le placage, vous permettant ainsi de personnaliser vos pièces.   La Fabrication Additive vous donne plus de contrôle La production semble plus rapide en créant des pièces grâce à la fonderie, mais vous n’avez aucun contrôle sur le processus de fabrication. La fabrication additive est un procédé beaucoup plus stable. Il existe bien évidemment l’éventualité d’un problème sur l’imprimante 3D, mais si une telle situation se produit, il est possible d’arrêter la machine. La fonderie ne présente pas d’options de ce type, et il est impossible de voir ce qu’il se passe à l’intérieur des moules.    Avec la fonderie traditionnelle, il existe aussi un risque de solidification du métal avant qu’il ne remplisse tout le moule. Afin d’empêcher cela, un autre partie doit être créée sur le dessus. Cette partie doit ensuite être retirée, ce qui ajoute une étape supplémentaire à la post production. Aussi, pendant le remplissage, l’oxydation peut créer des bulles indésirable dans le métal, et du sable peut également se mettre dans votre pièce, affectant ainsi les propriétés de l’objet.     

L’impression 3D pour créer des pièces plus légères 

Si vous avez de besoin de pièces plus légère, l’impression 3D vous permet de nouvelles options. Pour réduire le poids de vos pièces, vous pouvez créer, par exemple, des structures en lattices. 

Des propriétés mécaniques intéressantes

Avec la fabrication additive et des technologies comme le SLM ou DMLS, vos pièces imprimées sont résistantes et ont aussi une grande résistance à la chaleur. Leurs propriétés mécaniques seront en effet plus importantes car elles sont produite à une température plus importante. 

L’impression 3D de métal: La nouvelle révolution?

La fonderie traditionnelle présente évidemment de nombreux avantages pour votre production, notamment si vous produisez des grosses pièces. Si vous avez besoin de personnalisation, ou de précision pour que votre projet soit fonctionnel, l’impression 3D est une bonne solution. La fabrication additive vous permettra d’atteindre le niveau de liberté dont vous avez besoin pour créer vos pièces et réaliser vos projet. Avec les diverses technologies qui existent pour imprimer vos pièces en métal, il est certain qu’une solution existe pour vous. Chargez votre fichier 3D sur notre plateforme d’impression 3D Il est important de choisir le bon matériau pour ensuite choisir votre technologie d’impression 3D, et ainsi obtenir un résultat qui correspondra à vos attentes. Pour vous aider à faire le bon choix, nous avons préparé un article vous expliquant toutes les différences entre les différents métaux disponibles en impression 3D.

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