Grâce à sa grande précision, son efficacité et ses performances, la technologie d'impression 3D métal a apporté des améliorations radicales au secteur de la fabrication aérospatiale dans le cadre de l'évolution rapide de la technologie aérospatiale actuelle. En particulier dans l'utilisation d'alliages à faible densité et à haute résistance, cette technique réduit considérablement les coûts de fabrication et les cycles de production en plus d'améliorer la qualité de fabrication des pièces. Deux alliages courants à haute résistance et à faible densité, l'alliage de titane et l'alliage d'aluminium, ont montré des performances exceptionnelles dans l'impression 3D métallique dans le secteur aérospatial.
Performances d'impression en alliage de titane 3-D
En raison de leur grande résistance, de leur faible densité et de leur superbe résistance à la corrosion, les alliages de titane sont absolument indispensables dans le domaine de l’impression 3D métallique. Les alliages de titane ont des applications particulièrement étendues dans l’industrie aérospatiale. Non seulement ils allègent les avions, mais ils préservent également des performances constantes dans des environnements exigeants. Grâce à la technologie d'impression 3D, des alliages de titane peuvent être produits pour créer des pièces aux conceptions complexes et aux performances exceptionnelles, notamment des cadres, des pales pour moteurs d'aviation, etc., améliorant ainsi la fiabilité et les performances des avions.
Parmi les deux techniques souvent utilisées dans la technologie d'impression 3D métallique pour les pièces en alliage de titane figurent la fusion sélective au laser (SLM) et la fusion par faisceau d'électrons (EBM), qui dépendent principalement de la technologie de fusion sur lit de poudre. Utilisant des faisceaux laser à haute énergie ou des faisceaux d’électrons, ces technologies recouvrent de la poudre d’alliage de titane pour créer la forme de pièce souhaitée. Les pièces imprimées présentent une grande précision dimensionnelle et une bonne qualité de surface grâce au contrôle exact des faisceaux laser ou électroniques ainsi qu'à la répartition homogène de la poudre d'alliage de titane ; ils peuvent être utilisés directement sans traitement supplémentaire.
En plus d'améliorer la précision de fabrication et la qualité des produits, la technologie d'impression 3D en alliage de titane favorise grandement l'économie de matériaux. Basé sur les données du modèle tridimensionnel des pièces, il peut gérer avec précision la quantité de matériaux utilisés, évitant ainsi la perte et le gaspillage de matériaux lors du traitement suivant. De plus, l’impression 3D d’alliages de titane est très efficace pour manipuler des composants incurvés complexes. L'accumulation couche par couche permet de construire facilement des objets avec des courbes, des formes ou des cavités complexes sans nécessiter de techniques de découpe et de traitement laborieuses.
Outre les pales et les cadres de moteur, la technologie d'impression 3D en alliage de titane est largement appliquée dans l'industrie aérospatiale pour produire des pièces importantes des engins spatiaux, notamment le train d'atterrissage et les connexions. Ces pièces nécessitent une faible densité et une grande solidité ainsi qu’une bonne résistance à la fatigue et à la corrosion. Ces besoins peuvent être satisfaits et les performances et la fiabilité des engins spatiaux améliorées grâce à la technologie d'impression 3D en alliage de titane.
Performances d'impression tridimensionnelles en alliage d'aluminium
En raison de sa légèreté, de sa grande résistance et de sa conductivité thermique décente, l’alliage d’aluminium est également plutôt préféré dans le domaine de l’impression 3D métallique. La technologie d'impression 3D en alliage d'aluminium est largement appliquée dans les secteurs de l'aérospatiale et de l'automobile pour produire des pièces légères, notamment des radiateurs, des supports de moteur, etc. Grâce à une conception intelligente, les ingénieurs peuvent générer des composants légers et robustes, améliorant ainsi l'économie de carburant et les performances du produit. .
Technologie de fusion laser particulièrement sélective (SLM), la technologie de fusion sur lit de poudre contribue également à l'amélioration de la technologie d'impression 3D en alliage d'aluminium. Sous l'action d'un faisceau laser, la poudre d'alliage d'aluminium fondue et solidifiée couche par couche forme des pièces de manière très précise et avec une grande qualité de surface. En plus de réduire considérablement les coûts de fabrication et les cycles de production, la technologie d’impression 3D en alliage d’aluminium améliore la précision de fabrication et la qualité des articles.
La fabrication de formes complexes nécessite notamment des technologies d’impression 3D en alliage d’aluminium. Dans le secteur aérospatial, par exemple, les revêtements d'avion, les cadres en treillis longs, les panneaux muraux et d'autres pièces sont largement fabriqués à partir d'alliages d'aluminium. Ces pièces exigent non seulement une faible densité et une grande résistance, mais également une formabilité et une résistance à la corrosion exceptionnelles. Ces besoins peuvent être satisfaits et l’efficacité de la fabrication ainsi que la qualité des pièces améliorées grâce à l’utilisation de la technologie d’impression 3D en alliage d’aluminium.
La technologie d’impression 3D en alliage d’aluminium est également adaptée à la fabrication d’alliages aux performances uniques offrant une résistance à haute température, une grande résistance et une grande ténacité. Par exemple, les principaux composants du mécanisme de déploiement flexible du module expérimental d'enquête sur l'aile solaire du ciel et les adaptateurs de plusieurs armoires expérimentales ont été efficacement utilisés dans le nouveau composite à matrice d'aluminium développé par l'Institut des métaux de l'Académie chinoise des sciences. Ces alliages aux performances uniques peuvent satisfaire aux exigences particulières des matériaux de haute performance dans le secteur aérospatial grâce à une faible densité et une résistance élevée ainsi qu'à une forte résistance à l'usure, de bonnes performances d'amortissement et une résistance à la fatigue.
Avantages des alliages à faible densité et à haute résistance pour les utilisations aéronautiques
L’utilisation de métaux à faible densité et à haute résistance dans l’aérospatiale améliore non seulement la qualité de fabrication, mais offre également divers avantages. Tout d’abord, ces alliages peuvent considérablement alléger les avions, augmenter les performances de vol et les économies de carburant. Par exemple, les composants produits sont plus légers puisque les densités de l’alliage de titane et de l’alliage d’aluminium sont bien inférieures à celles des matériaux métalliques conventionnels comme l’acier inoxydable.
Deuxièmement, les alliages à haute résistance et faible densité peuvent préserver des performances constantes dans des conditions exigeantes et présenter une bonne résistance à la corrosion et à la fatigue. Pour la fabrication de composants fonctionnant dans des environnements corrosifs, les alliages de titane, par exemple, présentent une grande résistance aux milieux corrosifs, notamment les acides et les alcalis. La bonne formabilité et la résistance à la corrosion de l'alliage d'aluminium le rendent approprié pour la production de composants de forme complexe.
Les technologies d’impression 3D d’alliages à faible densité et à haute résistance améliorent également l’utilisation des ressources et l’efficacité de la fabrication. Le gaspillage et les pertes de matériaux lors du traitement ultérieur ont été réduits grâce à un contrôle exact de la consommation de matériaux utilisant une technique de fabrication par accumulation couche par couche. Parallèlement, la technologie d’impression 3D peut créer rapidement des pièces de formes complexes, réduire les cycles de fabrication et réduire les coûts de production.
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