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Impression 3D mécanique

Introduction

Les pièces mécaniques représentent un large domaine d’application de l’impression 3D. Des entreprises de tous les secteurs ont recourt à cette technologie pour leurs projets mécaniques, aussi bien en phase de prototypage qu’en production. Si vous souhaitez avoir un bon aperçu des possibilités offertes par la Fabrication Additive, nous allons nous intéresser aux avantages de l’impression 3D de pièces mécaniques, puis à des exemples de projets à travers les secteurs.

Qu’est-ce qu’une pièce mécanique ?

Avant de nous intéresser à ce que l’Impression 3D peut apporter aux pièces mécaniques plus en détail, attardons-nous un peu sur les pièces comprises dans cette catégorie. Les  pièces mécaniques sont des composants utilisés pour créer des systèmes mécaniques. Ces mécanismes sont destinés à des fonctions bien précises, qu’ils remplissent en transformant la force qu’on y applique en un mouvement contrôlé. Selon leur objectif, ces systèmes peuvent comprendre des pièces comme des dispositifs de friction (embrayages, freins), des liens comme des charnières ou des joints, des éléments structurels comme des supports ou des canaux, et autres. 

Impression 3D et mécanique : Quels sont les avantages ?

Optimisation topologique

La performance d’une pièce mécanique se résume en grande partie à sa structure et à son degré d’optimisation. À cet égard, l’impression 3D offre une liberté de conception sans égal et permet de créer de hautes géométries. Les pièces peuvent être imprimées en 3D indépendamment de la complexité de leur forme, ce qui ouvre de nouvelles possibilités d’optimisation topologique. En retour, cette liberté de conception permet de meilleurs compromis entre poids, force et coûts de production que d’autres processus de production. Optimiser des pièces pour la Fabrication Additive demande des connaissances et de l’expérience, et n’est donc pas à la portée de tous. C’est pourquoi des experts en Impression 3D tels que les ingénieurs et designers de Sculpteo Studio sont là pour vous aider à décupler les forces de vos projets mécaniques. 

Minimisation de l’assemblage

Alors que la plupart des techniques de production s’appuient sur l’utilisation de systèmes d’assemblage comme la soudure, l’Impression 3D peut vous aider à réduire cette étape par la conception de mécanismes intégrés. La Fabrication Additive permet d’interconnecter des composants individuels en une seule pièce imprimée en 3D. Cette approche change la façon dont nous produisons, non seulement en minimisant les travaux d’assemblages, mais aussi en atténuant les risques de fragilisation de pièces que les processus d’assemblages peuvent impliquer. Fabriquer des pièces intégrées, tout en allégeant le processus de production, est aussi un bon moyen de réduire les coûts.

Mise sur le marché rapide

L’impression 3D est globalement la technologie qui permet de transformer des idées en prototypes le plus rapidement. En effet, la Fabrication Additive a toujours été renommée pour la flexibilité qu’elle offre pour fabriquer, tester et ré-itérer des designs perfectionnés. Grâce à ce potentiel, les projets de pièces mécaniques peuvent être développé à un rythme bien plus soutenu qu’avec d’autres processus de production. 

Production en petites séries

Au delà d’être un outil de fabrication fiable, l’Impression 3D doit aussi être vu comme une solution avisée pour optimiser les processus de production. La raison est la flexibilité que la Fabrication Additive présente, qui permet de lancer de petites séries de pièces mécaniques, sur demande, et de les obtenir rapidement. Passer à cette approche peut apparaître intéressant pour les entreprises qui cherchent à désencombrer leurs stocks.

Des matériaux diversifiés

L’impression 3D a été sophistiqué au long de ces multiples décennies d’existence et s’adapte à un nombre toujours plus grand de matériaux, allant des plastiques aux résines et aux métaux. L’Impression 3D peut s’intégrer aux contraintes techniques de votre projet, et lui conférer les propriétés mécaniques de différents matériaux, comme la résistance à la chaleur ou la flexibilité. Avec le développement de matériaux haute performance de nouvelles possibilités vous sont offertes, même pour vos projets mécaniques les plus avancés. Voici une selection de matériaux qui pourraient vous être utiles: 

  • Ultrasint® PA11 & MJF PA11 – Ces PA11 sont des matériaux bio-sourcés, parfaits pour la création de pièces durables, résistantes au stress. Charnières, outils et toutes les pièces mécaniques sont faisables avec ces matériaux.

  • Ultrasint® PA11 CF est un matériaux renforcé en fibres de carbone. Ce matériau est parfaitement adapté aux pièces mécaniques devant présenter une résistance aux impacte tout en préservant un rapport poids / force important.  Avec un Module de Young de 4500 MPa, ce matériau est idéal pour les applications où la rigidité est requise.

  • Ultrasint® PA6 MF – Ultrasint® PA6 MF (Mineral Filled) est un matériau de choix pour les applications techniques où un thermoplastique renforcé serait requis. Avec des possibilités d’étanchéité, une résistance à la chaleur ainsi qu’une grande rigidité, les qualités de ce PA6 MF pourrait vous êtres grandement utiles. 

  • Ultrasint® PP nat 01 & MJF PP – Ces deux matériaux à base de poudre de Polypropylène peuvent vous servir pour de nombreuses applications et la créations de pièces finies. Qu’il s’agisse de tuyauterie, de pièces de machines, ce matériaux offres de grandes possibilités pour la créations de pièces solides en mécanique. 

Ce que l’impression 3D de pièces mécaniques permet au travers des secteurs

Aéronautique

GE Aviation, filiale de General Electrics spécialisée dans la production de moteurs d’avions, s’appuie sur la Fabrication Additive pour produire des embouts d’injecteurs de carburant. L’entreprise a annoncé en octobre 2018 que pas moins de 30 000 de ces pièces avaient été produites, tant l’Impression 3D avait apporté de bénéfices. Avec la Fabrication Additive, GE Aviation a pu diminuer le poids de ses embouts de 25%, mais également concevoir un système d’assemblage intégré permettant de réduire le nombre de pièces par 20. 

 

engine nozzle tip

Crédit: General Electrics

 

Industrie Férroviaire

Des moyens de transport de tous types peuvent tirer parti du potentiel de l’impression 3D de pièces mécaniques, et les trains ne font pas exception à la règle. Mobility Goes Additive est un réseau dont le but est de favoriser l’adoption de l’Impression 3D dans plusieurs industries. Ils ont travaillé aux côtés de l’opérateur de métro Hambougeois, Hochbahn AG, pour développer des composants de sûreté imprimés en 3D. Ce projet a notamment porté sur la création d’objets mécaniques comme des freins, et a marqué un tournant pour l’utilisation de l’Impression 3D dans le secteur des transports.

 

Mobility goes additiveCrédit : Mobility Goes Additive

 

Industrie Automobile

Les constructeurs de voitures ont identifié plusieurs atouts dans l’Impression 3D, et l’un d’entre eux réside sûrement dans la production de pièces de rechange. Quand il est question de vieux modèles notamment, obtenir des pièces de remplacement pour des voitures qui ne sont plus en production n’est pas facile. Pour contrevenir à ça, la division vouée aux anciens modèles Porsche, Porsche Classic, utilise la Fabrication Additive pour obtenir les pièces requises pour remettre ses voitures à neuf. Des pièces mécaniques imprimées en 3D comme le levier d’embrayage de la Porsche 959 ont été réalisés.

 

Électronique

L’Impression 3D de pièces mécaniques a également nombre d’applications dans l’électronique. Pour les constructeurs de drones, dont les produits intègrent à la fois des systèmes électroniques et mécaniques, la Fabrication Additive révèle des bénéfices uniques à plusieurs niveaux de développement. Pour l’entreprise UVify, qui est spécialisée dans la création de drones de course, cette technologie a été utilisée comme un socle pour leurs prototypes. Étant donné que les drones qu’UVify développe doivent présenter un bon équilibre entre performance, aérodynamisme et design, l’entreprise peut effectuer plusieurs dizaines d’itérations. L’Impression 3D est en ce sens une technologie clé pour leur activité. 

 

Aérospatiale

La fabrication d’engins spatiaux est un autre exemple montrant comment l’Impression 3D peut être exploité pour fabriquer, tester et obtenir des pièces dans des délais acceptables. La NASA et le service de lancement de satellites Virgin Orbit ont collaboré sur la création de la première chambre de combustion de fusée imprimée en 3D, qui a été testée avec succès au centre de vol spatial Marshall de la NASA. Ce projet s’inscrit dans la vision de la NASA, qui consiste à tirer parti au mieux de l’impression 3D pour développer des systèmes de lancement plus sûrs, moins coûteux, et plus rapides à mettre en œuvre.

Le futur de l’Impression 3D pour la mécanique : Les mécanismes compliants

Les mécanismes compliants sont, en comparaison avec les modèles traditionnels, des systèmes flexibles tirants leurs propriétés mécaniques de leur déformation élastique. Ces appareils commencent à générer de l’intérêt dans plusieurs industries car ils ouvrent la voie à des opportunités que les mécanismes standards ne permettent pas. Tout d’abord, au lieu de s’appuyer sur plusieurs pièces, les mécanismes compliants sont produits en une seule pièce et permettent d’atteindre des résultats similaires aux systèmes standards. Créer des dispositifs intégrés mènent bien entendu à des baisses de coûts de production, car les étapes d’assemblage sont complètement supprimés. Aussi, la capacité de se mouvoir en un tout au lieu que par l’intermédiaire de pièces séparées réduit l’usure liée aux contrecoups et aux frictions. Cette durabilité, en retour, se traduit par de meilleurs performances.
Les applications de mécanismes compliants peuvent être trouvés dans plusieurs domaines comme l’Aérospatiale, où il y a un besoin pour de tels équipements portatifs. Mais indépendamment de l’utilité qu’on en fait, l’Impression 3D est un bon candidat pour la fabrication de mécanismes compliants. La raison se porte sur les designs complexes de ces dispositifs, qui requièrent des processus de fabrication offrant une grande flexibilité pour être produits.

L’Impression 3D de pièces mécaniques trouve des applications dans tous les secteurs, et probablement aussi dans le vôtre. Téléchargez votre fichier 3D sur notre service en ligne d’Impression 3D, et découvrez comment votre projet mécanique peut tirer parti de la Fabrication Additive aujourd’hui.

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