一, Technologie de post-traitement-de base et analyse du temps nécessaire
Le post-traitement de l'impression 3D métallique comporte cinq phases principales : l'élimination de la poudre, la réduction des contraintes, le chauffage, l'usinage et le traitement de la surface. Le temps nécessaire à chaque étape est largement lié au choix du processus.
1. Se débarrasser de la poudre et séparer les pièces : simple mais prend beaucoup de temps
Une fois les pièces métalliques fabriquées dans le système de fusion sur lit de poudre, la poudre enterrée doit être retirée et tamisée afin de pouvoir être réutilisée. Le nettoyage manuel des pièces mineures prend 1 à 2 heures, tandis que le nettoyage des grandes pièces structurelles comme les aubes de moteurs d'avion prend 3 à 5 heures et nécessite un équipement d'aspiration spécial et un tamis anti-vibrations. La découpe par électroérosion par fil est le moyen le plus courant de séparer des pièces, mais cela peut prendre 4 à 8 heures par pièce pour couper et positionner des composants structurels complexes tels que les canaux d'écoulement internes. La coupe à la scie à ruban est rapide (10 à 30 minutes par pièce), mais elle ne fonctionne que pour des conceptions géométriques simples et peut facilement induire un écrouissage du matériau.
2. Réduction du stress et traitement thermique : importants pour garantir les performances
Si la contrainte à l’intérieur du métal couche par couche n’est pas relâchée, les pièces se plieront, voire se briseront. Une méthode courante consiste à utiliser un four sous vide pour recuire des pièces en alliage de titane. Ils doivent être conservés à 650 degrés pendant 4 heures, puis refroidis à température ambiante pendant 6 à 8 heures, pour une durée totale de cycle de plus de 10 heures. Les pièces en alliage à haute température -, en revanche, doivent être chauffées à 1 200 degrés, maintenues pendant 6 heures et refroidies pendant plus de 12 heures. Le pressage isostatique à chaud (HIP) peut éliminer à la fois les pores et le stress, mais l'équipement est coûteux et chaque cycle de traitement (qui comprend l'augmentation et la diminution de la température) prend de 8 à 16 heures.
3. Usinage et traitement de surface : un double objectif de précision et d’utilité
L'usinage précis de surfaces complexes telles que les canaux d'écoulement des aubes de turbine à l'aide d'un centre d'usinage à liaison à cinq axes peut prendre de 20 à 40 heures. Le traitement de caractéristiques telles que les trous filetés et les surfaces de contact peut prendre 5 à 10 heures supplémentaires. Le sablage peut rapidement rendre une surface plus lisse (Ra inférieur ou égal à 3,2 μm), et cela ne prend que 0,5 à 2 heures pour une pièce. Le polissage chimique peut donner à une surface l'aspect d'un miroir (Ra inférieur ou égal à 0,2 μm), mais il faut 12 à 24 heures et plusieurs étapes (élimination de l'huile, lavage à l'acide et passivation). La correspondance des couleurs, les tests et les tests d'épaisseur sont tous nécessaires pour l'anodisation (alliage d'aluminium) ou la passivation (acier inoxydable) et d'autres traitements anti-corrosion. Ce processus prend 1 à 3 jours par article.
2, exemple de l'industrie : diverses situations présentent différents écarts de temps
1. Dans le domaine aérospatial, les cycles prolongés sont dus à des performances extrêmes.
La technologie SLM est utilisée pour imprimer le cadre du réservoir de carburant d'un moteur de fusée spécifique. Le processus de post-traitement prend 94 heures (environ 4 jours) et implique un traitement HIP (16 heures), un usinage CNC (30 heures) et une anodisation (48 heures). Son pourcentage élevé est dû au fait que les situations difficiles ont des normes très strictes en matière de résistance à la fatigue (ce qui signifie que le HIP doit être 300 % meilleur) et d'intégrité de surface (ce qui signifie que les tests au brouillard salin doivent être effectués pendant plus de 1 000 heures).
2. Domaine des implants médicaux : la biocompatibilité est la chose la plus importante
Le processus de post-traitement des implants d'articulation de hanche sur mesure en alliage de titane prend au total 44 heures (environ 2 jours). Cela implique un recuit sous vide (12 heures), un polissage (8 heures) et un emballage stérile (24 heures). Même si la période est courte, la rugosité de la surface doit être rigoureusement régulée (Ra < 0,1 µm) pour minimiser les effets de protection du tissu osseux contre les contraintes. Des tests de biocompatibilité (norme ISO 10993) sont également nécessaires pour allonger le cycle.
3. Dans le monde de l’électronique grand public, la production de masse réduit le temps nécessaire à la fabrication d’un article.
Grâce à la technologie BJ, un rouleau de charnière de téléphone portable à écran pliable est imprimé. Les étapes de post-traitement durent au total 13 heures : traitement thermique (8 heures), sablage (1 heure) et revêtement de surface (4 heures). En raison d'une production importante (plus de 10 000 pièces par lot), les lignes de production automatisées (comme le polissage robotisé) ont réduit le temps nécessaire pour assigner chaque pièce à moins d'une demi-heure, ce qui est beaucoup plus court que dans l'industrie aérospatiale.
3, Tendance technologique : cycle de raccourcissement de l'intelligence et de l'automatisation
1. L'innovation des processus réduit le besoin de post-traitement
La technologie d'impression non supervisée (telle que l'impression par zone et le revêtement en poudre double-) peut réduire la quantité de structures de support de 40 à 60 %, ce qui réduit le temps nécessaire pour retirer le support de plusieurs heures à 0,5 à 1 heure. La technologie de traitement thermique in situ combine le processus de recuit avec l'équipement d'impression, ce qui permet de gagner du temps lors du transfert des pièces et du chargement du four et de raccourcir le cycle de plus de 30 %.
2. La mise à niveau de l’équipement accélère le traitement
Le robot de polissage alimenté par l'IA-peut adapter son traitement en fonction du contrôle du retour de force, réduisant ainsi le temps nécessaire au polissage d'une seule pièce de 2 heures à 0,5 heure. Le centre d'usinage à liaison à cinq-axes dispose d'un système de détection en ligne qui peut corriger la trajectoire de l'outil en temps réel, réduisant ainsi le taux de reprise et augmentant l'efficacité de l'usinage de surfaces complexes de 50 %.
3. Le processus de collaboration pour améliorer la chaîne industrielle
Les équipements intégrés d'usinage et de traitement thermique d'impression, comme le système M400-4 d'EOS en Allemagne, combinent toutes les étapes après l'impression sur une seule plate-forme. Cela réduit le temps nécessaire au déplacement et au serrage des pièces et raccourcit les cycles de production de 40 %. La base de données de processus basée sur le cloud-utilise des algorithmes d'IA pour suggérer la meilleure combinaison de paramètres, ce qui réduit le temps nécessaire pour trouver des solutions de post-traitement pour les nouvelles pièces de plusieurs jours à quelques heures.