L'impression 3D et l'usinage sont souvent considérés comme des "concurrents", mais ils peuvent aussi être des "partenaires". Les pièces d'impression 3D doivent souvent être usinées pour produire des tolérances plus élevées et une meilleure finition de surface. Pendant ce temps, les pièces qui étaient autrefois usinées à partir d'un bloc de métal solide peuvent être imprimées en 3D plus rapidement et dans des formes plus complexes. Un nombre croissant de machines de fabrication hybrides combinent l'impression 3D et les machines CNC en un seul ensemble pour mieux automatiser et accélérer la production de pièces. Alors, comment vont-ils ? Quel est l'avenir de la fabrication hybride ?
Les fabricants d'équipements de fabrication hybrides affirment que la technologie hybride surmonte les lacunes des deux technologies, permettant aux fabricants de produire des pièces plus précises et de meilleure qualité plus rapidement et à moindre coût. C'est moins coûteux que l'usinage seul, plus efficace et plus précis que l'impression 3D seule, sans qu'il soit nécessaire de déplacer manuellement les pièces ou de programmer deux équipements différents.
△ Combinaison de dépôt direct d'énergie et de fraisage CNC
Qu'est-ce qu'une imprimante CNC-3D hybride ?
La fabrication hybride est une approche relativement nouvelle qui combine des techniques de fabrication additive et soustractive sur une seule machine. Ces machines utilisent l'impression 3D pour produire des formes quasi nettes de pièces en métal ou en plastique. La pièce est ensuite usinée aux tolérances requises par une autre unité ou tête d'outil dans la machine. Avec la fabrication hybride, les fabricants (et leurs clients) peuvent obtenir les géométries complexes produites par la fabrication additive et la qualité de surface du fraisage. En plus de construire des pièces à partir de zéro, ces machines sont idéales pour ajouter de nouvelles fonctionnalités aux pièces existantes, effectuer des réparations de pièces et revêtir des pièces avant les opérations de post-usinage.
Les machines de fabrication hybrides varient selon le fabricant, mais se répartissent généralement en deux catégories : fabrication hybride séquentielle et fabrication hybride alternative
△ Usinage CNC après impression 3D pour une finition de surface lisse
● Les machines de fabrication hybrides séquentielles terminent d'abord le processus de fabrication additive complet, qui produit des pièces de forme quasi nette imprimées en 3D avant d'entrer dans le processus soustractif.
● Des machines de fabrication hybrides alternatives alternent entre la FA et les unités de fraisage tout au long du processus de fabrication. Certaines machines hybrides alternatives peuvent même imprimer le reste en AM tout en usinant la pièce.
La fabrication hybride est une solution viable pour produire des prototypes et des pièces d'utilisation finale fonctionnelles en plus de réparer les composants existants. La fabrication hybride est particulièrement attrayante pour les petites entreprises qui ont besoin à la fois de capacités de fabrication additive et d'usinage. Ces machines leur permettent de produire deux pièces (ou mixtes) sans avoir à investir dans deux machines. Il peut également répondre aux exigences élevées de certaines industries, telles que la complexité des pièces et la productivité dans l'automobile et l'aérospatiale.
Avantages et inconvénients des machines de fabrication hybrides
La fabrication hybride présente de nombreux avantages par rapport à la FA pure ou aux méthodes soustractives :
●L'un de ses avantages les plus importants est sa capacité à augmenter la productivité. Étant donné que les processus de FA et d'usinage s'exécutent sur une seule machine, il n'est pas nécessaire de changer de pièces et de recalibrer l'équipement. Les cellules d'usinage peuvent également remplacer partiellement ou complètement le post-traitement manuel de FA, ce qui accélère également la production.
●La fabrication hybride peut atteindre une plus grande précision et des tolérances plus strictes que la plupart des imprimantes 3D individuelles. La fabrication additive peut créer des géométries et des structures de pièces plus complexes que les usinages, comme l'intégration de pièces, les canaux internes et le remplissage du treillis. La production d'une pièce entière sur une seule machine réduit également la possibilité de défauts ou d'erreurs d'usinage.
●Les machines hybrides permettent l'utilisation de plusieurs matériaux dans une seule pièce, ce qui se traduit par des améliorations significatives des performances mécaniques et des économies de coûts. Les pièces les plus faibles peuvent être revêtues de métaux plus résistants, de matériaux hautes performances ajoutés pour améliorer le mouvement des pièces ou le transfert de chaleur, ou les coûts de matériaux peuvent être réduits en utilisant des matériaux coûteux uniquement là où ils sont nécessaires.
●La fabrication hybride peut réduire l'investissement initial et les coûts d'exploitation. Il est moins cher d'acheter une machine hybride que d'acheter une machine CNC et une imprimante 3D industrielle en même temps. Une seule machine hybride consomme moins d'énergie et nécessite moins d'espace au sol que des unités AM et CNC séparées.
△ Pièces avec des fonctions telles que des canaux de refroidissement internes
Une étude récente a révélé que la fabrication hybride élimine le gaspillage des techniques soustractives, réduisant la consommation de matériaux jusqu'à 97 % . Avec les machines DED/CNC, il est également possible d'ajouter du matériel uniquement aux emplacements sélectionnés. Ces utilisateurs réparent les composants endommagés et accélèrent la production en ajoutant du métal aux pièces, telles que celles utilisées dans les industries marine, pétrolière et gazière. En même temps, l'unité CNC peut usiner des structures internes fines entre les cycles de dépôt de matière.
Malgré ses énormes avantages, la fabrication hybride ne répond pas à tous les besoins de fabrication et présente quelques inconvénients :
●Bien que ces machines puissent réduire l'investissement initial, elles ne sont pas bon marché et peuvent dépasser le budget d'une petite entreprise.
●L'utilisation d'une machine hybride peut être complexe, nécessitant que l'opérateur ait une compréhension approfondie de l'impression 3D et de l'usinage CNC pour déterminer la meilleure méthode de fabrication d'une pièce donnée.