1, applications de technologie d'impression 3D en métal pour le domaine aérospatial
Directement à partir de modèles numériques, la technologie d’impression 3D métal empile des poudres métalliques couche par couche, les fait fondre et les solidifie à l’aide de lasers ou de faisceaux d’électrons. Les principales technologies sont la fusion sélective par laser (SLM), la fusion par faisceau d'électrons (EBM), le dépôt d'énergie directe (DED), etc., qui ne sont pas limitées ici. Le secteur aérospatial trouve une grande utilité à ces technologies de plusieurs manières différentes :
La fusion sélective au laser (SLM) utilise des lasers à haute énergie pour faire fondre avec précision des poudres métalliques, adaptées à la fabrication de pièces de précision et complexes telles que les pales de moteur, les cadres de fuselage, etc. En gérant avec précision le processus de fusion et de solidification des poudres métalliques, la technologie SLM peut produire des matériaux légers. et des composants d'aviation solides, réduisant ainsi considérablement le poids total de l'avion et améliorant l'économie de carburant.
La vitesse de traitement rapide et l'adéquation à la fabrication de composants de grande taille rendent appropriée la fusion par faisceau d'électrons (EBM) utilisant un faisceau d'électrons pour faire fondre une poudre métallique dans un environnement sous vide. En raison de son environnement sous vide et de sa grande densité énergétique, la technologie EBM offre des avantages particuliers dans la fabrication de composants aéronautiques haut de gamme et hautes performances.
Pour la fusion et le dépôt, adaptés à la réparation et au prototypage rapide, le fil ou la poudre métallique est directement introduit dans une source de chaleur à haute température via une buse. Réduisant les coûts de maintenance et augmentant la fiabilité des composants, la technologie DED a joué un rôle crucial pour la réparation et la remise à neuf des applications aéronautiques.
2, plutôt que de jongler avec la technologie et les coûts
Si l’utilisation de la technologie d’impression 3D métal dans l’industrie aérospatiale présente plusieurs avantages, des compromis financiers et technologiques existent également.
Coût des matériaux : En particulier pour les métaux rares ou les alliages à haute performance, dont le coût est bien supérieur à celui des métaux normaux, le prix des matériaux en poudre métallique eux-mêmes est un facteur d'influence important. Dans l’industrie aéronautique, les matériaux répondent à des normes assez élevées et sont fréquemment utilisés comme alliages hautes performances pour garantir la résistance et la longévité des composants. Cela augmente clairement les dépenses matérielles.
Coût de l'équipement : les équipements d'impression 3D métal haut de gamme coûteux s'accompagnent de dépenses de maintenance, d'une consommation d'énergie et de prix élevés également répartis. Même si le développement constant de la technologie et une concurrence plus féroce sur le marché devraient progressivement réduire les coûts d’équipement, cela reste un élément crucial limitant la mise en œuvre à grande échelle de la technologie d’impression 3D métallique dans le secteur aérospatial au niveau actuel.
Coût du système : Le choix de la méthode d’impression 3D métal aura également une incidence sur le coût. Différentes techniques présentent des avantages et des inconvénients et conviennent à différentes situations d'application. Par exemple, pour la fabrication de pièces en petits lots et de haute précision, la technologie SLM est appropriée ; La technologie DED est plus appropriée pour une fabrication à grande échelle et à faible coût. Pour réduire les dépenses et augmenter l’efficacité de la production, les entreprises doivent adopter des procédures appropriées en fonction de leurs propres exigences et des circonstances réelles.
Coût après traitement : On ne peut pas négliger l’élément crucial du post-traitement de l’impression 3D métallique. Pour garantir la précision dimensionnelle, les caractéristiques mécaniques et la qualité de surface des pièces métalliques imprimées, celles-ci doivent passer par des étapes comprenant le traitement de surface, le traitement thermique et le retrait des structures de support. Outre un investissement important en ressources humaines, matérielles et financières, ces activités de post-traitement l'exigent également.
3,Approche d'optimisation
Les entreprises aérospatiales utilisant la technologie d’impression 3D métal doivent mettre en œuvre un ensemble de techniques d’optimisation si elles veulent maintenir une qualité élevée tout en réduisant les coûts :
Choisir des outils et des fournitures adéquats : pour économiser des dépenses directes, les entreprises doivent sélectionner les outils et les matériaux appropriés en fonction de leurs propres demandes et de leur situation réelle. Des matériaux de substitution peu coûteux, par exemple, peuvent être utilisés sans compromettre les performances ; lors de la sélection de l'équipement, vous pouvez prendre en compte les modèles plus économiques.
maximiser les paramètres du processus d'impression : l'efficacité et la précision de l'impression peuvent être améliorées en optimisant les paramètres du processus d'impression tels que la puissance du laser, la vitesse de numérisation, l'épaisseur de la couche, etc., réduisant ainsi les coûts de production. Parallèlement, la stabilité et la contrôlabilité du processus d'impression peuvent être améliorées en incluant des systèmes de gestion intelligents et des équipements automatisés, réduisant ainsi l'intervention humaine et les erreurs.
Réduire le taux de rebut et augmenter l’efficacité de la production : La réduction du taux de rebut et l’augmentation de l’efficacité de la production permettent de réduire encore davantage les dépenses. La technologie d'impression parallèle, par exemple, permet d'imprimer plusieurs composants simultanément ; grâce à des paramètres de conception et de processus, le risque d'échec d'impression et les dépenses d'impression récurrentes peuvent être minimisés.
Les nouvelles technologies et équipements de traitement de surface permettent d'améliorer l'efficacité et la qualité du traitement tout en garantissant les performances des pièces et ainsi de réduire le coût et le temps de post-traitement. Par exemple, la technologie de nettoyage au laser constitue une alternative efficace et respectueuse de l’environnement aux techniques de nettoyage chimiques conventionnelles.
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