Titane Ti64 Imprimé en 3D

Titanium-implants-Sculpteo Titanium-Sculpteo Titanium-Sculpteo Titanium-Sculpteo
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Sommaire

Sur cette page, vous trouverez de nombreuses informations, astuces et conseils pour réussir votre impression 3D en titane. Après avoir lu cette page, vous connaîtrez :

Informations générales sur le matériau

Notre Titane Ti64

Les objets imprimés en 3D en Titane Ti64 par Sculpteo sont créés à partir d'une fine poudre métallique, composée principalement de Titane (88-90%),  Aluminium (5.50-6.5%) et V anadium (3.50-4.50%). 

Il s'agit d'un Titane 6Al-4V de grade 5. Les alliages à base de titane sont très durs et extrêmement résistants à l'oxydation et aux acides. Le point de fusion est extrêmement élevé (1660 °C ou 3260°F). Il présente également une très faible toxicité, qui permet de nombreuses utilisations. 

L'impression 3D de Titane est très précise grâce à la résolution du laser et la fine épaisseur de chaque couche de poudre (entre 30 et 40 µm). Avec une masse volumique de 4,41g/cm3, le matériau est léger mais présente d'excellentes caractéristiques mécaniques.

Les pièces imprimées ont une surface d'aspect mat et sont légèrement rugueuses. Il est possible d'obtenir des surfaces lisses et brillantes après l'impression grâce à des étapes de finition. 

Pour en savoir plus, vous pouvez vous référer à notre page de glossaire consacrée à l'Impression 3D en Titane 

Pour en savoir plus sur les propriétés mécaniques de notre titane, référez vous au paragraphe Spécifications et fiches techniques.

Avantages et principaux usages 

L'impression 3D de Titane est réalisé par fusion laser; il existe actuellement 2 technologies : le DMLS et le SLM. Chez Sculpteo, nous utilisons la technologie DMLS (Direct Metal Laser Sintering) sur des machines EOS M280 et M290 pour imprimer le Titane.  Dans ces 2 techniques, le faisceau laser amène le métal à son point de fusion couche après couche afin de fabriquer votre objet. 

Comme le Titane est fusionné à plus de 1600°C, la fabrication additive métallique nécessite une grande maîtrise technique pour la pré-étude des effets thermiques et mécaniques avant impression 3D, ainsi qu'une excellente connaissance des techniques de finition pour le parachèvement de l'objet. 

Les fabrications additives de pièces en Titane réussies sont souvent des projets où l'impression 3D se justifie totalement, car elle est la meilleure alternative de production en comparaison des autres techniques de fabrication (fonderie, usinage, découpe). Nous avons remarqué que ces avantages de l'impression 3D s'y retrouvent souvent :

  • Design complexe /Géométries filaires  / Mécanisme indémontable

  • Rapidité, réduction du temps d'assemblage
  • Optimisation topologique / Allègement 
  • Petite série
  • Personnalisation de masse
  • Remote Production

Pour réussir la fabrication de votre pièce, il est fréquent de devoir modifier le design initial. Au risque de nous répéter, nous préférons vous mettre en garde : si vous souhaitez réaliser une pièce en Titane par simple curiosité ou pour le fun, vous risquez la désillusion face aux efforts nécessaires pour la réaliser !

Notre titane  imprimé en 3D est parfait pour les pièces de précision, nécessitant des parois très fines. Le Titane 6Al-4V de grade 5 est adapté pour les prototypes et les pièces fonctionnelles dans les domaines de l'aérospatial, l'automobile et des applications militaires (voir fiche technique). C'est également un excellent matériau pour la fabrication de pièces à géométrie complexe ou la production d'outillage et de moule pour injection. 

Il existe un titane spécialement formulé pour imprimer en 3D des prothèses et implants d'os (comme sur notre photo). Il s'agit du Titane 6Al-4V de grade 23. En effet, non toxique, ce métal est bio-compatible et parfaitement utilisable pour des implants médicaux.  Il n'est pas proposé en ligne sur notre site mais uniquement à la demande auprès de notre équipe commerciale.  

Agile Metal Technology

Une suite logiciel pour l'impression 3D métal

Sculpteo développe une nouvelle suite d'outils logiciels spécifiques pour répondre aux challenges de l'impression 3D en Titane. Il s'agit d'un système intelligent en ligne pour vous permettre d'évaluer, d'optimiser et de fabriquer vos projets en métal. Cet ensemble d'outils est regroupé sous le nom d'Agile Metal Technology. Il combine de l'intelligence artificielle, des interfaces 3D interactives avec le moteur de calcul Sculpteo pour vous donner en quelques minutes des réponses fiables.

Notre objectif est de vous offrir : 

  • un audit détaillé sur la faisabilité de votre projet

  • un retour précis sur votre design et son optimisation 
  • de la transparence sur le prix et la stratégie de parachèvement de votre pièce 
  • du contrôle sur le mode de production (orientation, stratégie de supports) pour les plus experts

Au final, vous gagnez du temps et réalisez avec plus de succès votre projet en fabrication additive métallique.  Vos pouvez retrouver plus de détails sur ces outils et comment vous pouvez vous en servir pour votre impression 3D en Titane sur la page dédiée.

Business Case

Business Case est le premier outil de la suite Agile Metal Technology. Il s'agit d'un audit en ligne de votre projet d'impression 3D. Case est une intelligence artificielle developpée par Sculpteo qui établit un diagnostic de faisabilité grâce à votre fichier 3D et une série de questions. Notre IA a été éduquée sur la base des millions de fichiers 3D et de pièces fabriquées que nous avons traités depuis la création de Sculpteo en 2009.  

Cet audit ne prend que quelques minutes et vous donne des indications sur les points forts et les points faibles de votre projet. Business Case vous propose également une recommandation sur le matériau qui lui parait le plus adapté. 

Business Case est un système auto-apprenant, alors n'hésitez pas à l'essayer, plus elle enregistre de projets, meilleures seront ses recommandations !

Techniques d'impression 3D - Processus

Pré-process

A la différence des technologies d'impression 3D de polymères, la fabrication additive métallique nécessite une importante phase de pré-process. Cela est lié à l'importance des phénomènes thermiques lors de la fabrication en elle-même ainsi que la prise en compte des contraintes dimensionnelles ou du degré de finitions recherché.

L'impression par DMLS requiert des supports afin d'imprimer correctement une pièce. Le support lui-même est imprimé à partir de la même poudre que la pièce et sera retiré après la phase d'impression. Les supports permettent de :

  • fixer correctement votre objet à la plateforme

  • limiter les effets de rétractation pendant la phase de refroidissement (warping) 
  • supporter les angles fermés et les géométries en porte-à-faux. 

Plusieurs types de supports sont possibles et sont utilisés en fonction de la géométrie de votre pièce, ses dimensions, la densité de l'objet final, les étapes de finition en post-process... 

L'orientation du modèle et le choix des supports sont des éléments essentiels pour la réussite de votre projet en Titane. Comme pour les autres technologies d'impression 3D chez Sculpteo, ces étapes sont semi-automatisées : notre système intelligent préconise une solution qui est ensuite validée par un ingénieur pré-process spécialisé.

Technique d’impression et prix en ligne

La technologie d'impression par DMLS (Direct Metal Laser Sintering) fonctionne de manière additive en fusionnant de la poudre de titane grâce à un laser. Comme pour la technologie SLS , votre pièce est créée couche par couche selon votre modèle 3D. Celui-ci passe par plusieurs étapes avant de devenir un objet physique, les voici :

  • Transfert de votre fichier vers l'imprimante 3D 

Vous créez votre fichier 3D sur un logiciel dédié à la modélisation 3D puis transférez votre modèle et passez commande sur notre site. Nous vous recommandons de télécharger un fichier CAO natif (step, catia, igs...) au lieu d'un STL ou d'un OBJ. Votre modèle 3D est ensuite transmis à une de nos imprimantes 3D métal. Pour le Titane il s'agit d'une EOS M280 ou M290. 

  • Impression de l'objet en 3D 

La technologie DMLS utilise un puissant laser pour fondre successivement de manière sélective les fines couches de poudre. Après chaque passage du laser, le bac de poudre est abaissé et une nouvelle fine couche de poudre est déposée sur la précédente pour être à nouveau fondue. Le processus se répète jusqu'à ce que l'objet soit terminé.

  • Retrait des supports                 

Après l'impression de l'objet, il est détaché de la plateforme d'impression par électro-érosion et les supports sont retirés manuellement.

  • Nettoyage et sablage                  

Un sablage léger est effectué sur la pièce pour retirer les principales traces de support. Votre objet est prêt à être expédié.

Prix en ligne et délais

Les techniques d'impression 3D des métaux sont plus complexes que le procédé de fabrication additive pour les plastiques ou les résines. Sans être un métal précieux, la poudre de titane est un matériau cher et les temps de refroidissement des matériaux amenés à leur point de fusion entraînent une moins grande utilisation des machines qu'en SLS. Nous prenons en compte ces facteurs dans le calcul des prix.   

Votre prix d'impression est calculé automatiquement au moment de la mise en ligne de votre fichier 3D sur notre site. Il est calculé de façon interactive. Vous pouvez donc visualiser son évolution en direct, au fur et à mesure des modifications que vous apportez à votre fichier 3D. Pour obtenir le prix de votre modèle en quelques clics, il vous suffit donc de vous connecter et de transférer votre fichier 3D.

Le délai après commande est de l'ordre de 11 à 12 jours (production + expédition) pour recevoir vos pièces en Titane Ti64. L'impression peut parfois prendre plus de temps, selon la charge des imprimantes 3D de notre usine et la dimension de vos pièces. Le délai définitif est indiqué sur notre site au moment où vous passez votre commande. Le délai de livraison s'ajoute au délai d'impression et dépend de l'option de livraison que vous choisissez. 

Devis et étude à la demande pour les projets plus complexes

Notre équipe commerciale et une équipe technique dédiée sont à votre disposition pour étudier et chiffrer vos projets de fabrication additive métallique. Nous réunissons des compétences de modélisation, d'ingénierie pour le process et les finitions afin d'établir avec vous un modèle 3D parfaitement adapté à votre cahier des charges. Nous validons également avec vous l'intérêt économique et le choix technologique par rapport à de la fabrication conventionnelle.

Nous établissons la stratégie de finitions la plus adaptée à votre cahier des charges en mettant en oeuvre un large panel d'opérations d'usinage :

  • polissage

  • meulage 
  • tournage
  • fraisage
  • perçage
  • filetage
  • traitement thermique 

afin d'atteindre vos objectifs par exemple dimensionnels ou de qualité de surface. 

Nous pouvons également imprimer en Titane 6Al-4V de grade 23 à la demande ainsi que dans d'autres métaux et alliages. 

En combinant l'efficacité de nos outils 3D, le système intelligent Agile Metal Technology développé par nos soins et la compétence de nos ingénieurs métiers, nous sommes en mesure de vous proposer une fabrication additive en Titane efficace et au meilleur prix. 

Contactez notre service technico-commercial à l'adresse sales[at]sculpteo.com

Guides de modélisation

Résolution d'impression et précision

Résolution 30 µm

Dimensions pour vos impressions

Taille Maximum 220 mm x 220 mm x 250 mm 

Les dimensions maximum de vos modèles sont liés à la taille du bac de l'imprimante 3D. On ne peut imprimer plus grand ou plus large que la taille du bac.

Votre objet doit aussi respecter les dimensions minimales pour les pièces en Titane Ti64 (expliquées ci-dessous).


Épaisseurs minimales et géométrie de vos impressions 3D

Epaisseur minimale pour les parois rigides

2 mm

Epaisseur minimale d'un détail du design

à venir

Wall Thickness 2mm.png

Les parois de votre modèle doivent pouvoir adhérer à une épaisseur minimale de 2 mm afin de garantir que la structure ne cassera pas. Si les parois de votre modèle sont inférieures à 2 mm, nous vous recommandons de les épaissir ou d'ajouter des supports afin de maintenir leur stabilité.

Pour assurer la solidité de l'objet, une épaisseur minimale de 2 mm.

Il est important de garder à l'esprit que votre modèle va devenir un objet physique. Si une parois trop fine supporte un élément trop lourd, elle peut casser (même si le logiciel de CAO ne vous l'indique pas). Nous vous recommandons d'ajouter une épaisseur minimale aux endroits supportant le plus de poids.  

Attention

Il est important d'éviter les aberrations physiques : pièces flottantes, porte-à-faux, pièce supportant un poids trop important par rapport à son épaisseur, etc. Une vigilance particulière doit donc être accordée à la géométrie de votre design et les parties les plus sollicitées doivent être épaissies.                 



Embossage et gravure

Taille minimale des détails visibles à venir
Largeur et hauteur minimales pour un texte lisible  à venir


alumide details

La finesse des détails dépend de la résolution de notre imprimante 3D, mais aussi de la solidité des zones détaillées lors du nettoyage après impression. Nous vous invitons donc à respecter les tailles minimales indiquées ci-dessus pour vos détails et vos textes. Pour assurer un meilleure visibilité, la largeur de vos détails doit être au moins aussi importante que leur profondeur.


Inclusion de volumes et articulation

Inclusion de volumes possibles ? Oui, si les supports sont accessibles
Articulation possible ? Oui, mais cela dépend de l'orientation de l'articulation par rapport à l'axe Z 

PA details


Jeu et espacement

Espacement minimum entre parois fixes 0,2 mm
Jeu fonctionnel minimum 0,2 mm

PA_clearance-2mm.png

L’impression 3D requiert qu’un espace de jeu suffisamment important soit laissé afin de nettoyer la poudre de titane présente entre deux surfaces. Cela permet d’éviter que ces parois ne restent soudées l’une à l’autre. L’espacement minimum est notamment nécessaire pour les parties qui seront articulées, mais l’est également pour l’espacement entre les parois fixes. Il est donc nécessaire de prévoir un espace supérieur à 0.2 mm entre chacune de vos surfaces.

Cet espace doit être d'autant plus important que votre pièce est grande. En effet, plus votre pièce est massive, plus les zones chauffées par le laser sont importantes : la poudre présente au niveau du jeu risque d'être soudée par propagation de la chaleur et donc impossible à extraire lors du dépoudrage. Par ailleurs, il est important de prévoir un espace permettant d’extraire la poudre non fusionnée de la zone d'articulation : dans certains cas, il est nécessaire d'ajouter des trous pour permettre cet évidement.

Ne pas oublier

Le jeu doit être d'autant plus important que votre pièce est grande. En effet, plus votre pièce est massive, plus les zones chauffées par le laser sont importantes : la poudre présente au niveau du jeu risque d'être soudée par propagation de la chaleur et donc impossible à extraire lors du dépoudrage. Par ailleurs, il est important de prévoir un espace permettant d’extraire la poudre non fusionnée de la zone d'articulation : dans certains cas, il est nécessaire d'ajouter des trous pour permettre cet évidement.


Assemblage de pièces

Possibilité d'assembler vos pièces ? Oui
Espace minimum pour l'assemblage 0,4 mm

PA-assembly-0.4mm.png

Les pièces imprimées en titanes peuvent être assemblées entre elles. Pour cela, vous devez prévoir un espace minimum entre chacun de vos pièces à assembler. Cet espace est de 0.4 mm. Vous pouvez toujours prévoir un espace plus important si vous souhaitez que votre assemblage soit plus large, et que vos pièces soient plus mobiles.

Évidement

Évidement des pièces ?

Non


Plusieurs objets dans un même fichier 3D

Possibilité d'avoir plusieurs objets dans un même fichier 3D ? 

Non


silver multishell

Il n'est pas possible d'imprimer en titane plusieurs objets présents dans un même fichier 3D.

Données techniques

Composition :

  • Titane : 88 - 100%

  • Aluminium : 5.50 - 6.5°%
  • Vanadium : 3.50 - 4.50%


Propriétés du matériau Conditions Unité Valeur (titane brut)

Masse volumique

EOS-Method

g/cm³

4.41

Limite élastique


MPa

1290 ± 80

Prolongation à la rupture


%

8 ± 4

Température de fusion


°C

1660

Température de référence

 N/A

°F 

-


Pour plus d'informations, sur les propriétés du matériau titane, nous vous invitons à consulter les documents ci-dessous :


Transférez un fichier

Autres matériaux disponibles sur Sculpteo :

  • Plastique Souple

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    Solide et flexible, ce plastique est réalisé à base de poudre noire et présenteune couleur uniforme dans la masse, résistante à l'usure. Aspect sableux, granuleux à l’état brut mais peut être poli.

  • Acier Inoxydable

    L’acier inoxydable est utilisé dans un grand nombre d’industries comme l’industrie automobile, l’industrie de l’énergie ou l’industrie des produits de haute technologie. Notre 316L en acier...


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