1, Limites matérielles
Actuellement principalement adaptés aux matériaux métalliques tels que l'acier inoxydable, les alliages de titane, les alliages d'aluminium, etc., les types de matériaux possibles pour la technologie SLM sont quelque peu limités. La technologie SLM présente actuellement de grandes restrictions quant à l'utilisation de matériaux non métalliques. Ceci est principalement lié aux qualités uniques de la technologie de moulage SLM, selon laquelle certains matériaux sont sujets aux fissures, aux déformations et à d'autres problèmes pendant le traitement, limitant ainsi la gamme de matériaux pouvant être manipulés. De plus, une grande pureté des matières premières est nécessaire pour le moulage SLM afin de réduire l'impact des contaminants sur le processus de moulage. Les matériaux de haute pureté ont des coûts d’acquisition assez élevés, ce qui augmente encore davantage les coûts de fabrication.
Pour certains matériaux aux qualités ou architectures uniques, tels que les matériaux composites, les nanomatériaux, etc., la technologie de moulage SLM présente des difficultés de mise en œuvre assez importantes. Pour obtenir un moulage efficace, ces matériaux uniques doivent parfois être traités dans certaines conditions de traitement. Par conséquent, les modifications des processus et les avancées techniques fondées sur les propriétés de ces matériaux uniques sont devenues un objectif majeur pour l’avancement de la technologie SLM.
2, Performances mécaniques insuffisantes
Bien que la technologie SLM produise des pièces métalliques à haute densité et avec des performances mécaniques supérieures, une résistance à la traction telle que celle des pièces moulées, et pouvant même atteindre le niveau des pièces forgées, leurs qualités mécaniques présentent encore des défauts. Les caractéristiques du processus de moulage SLM peuvent provoquer des variations de densité des pièces dans plusieurs directions, produisant ainsi des propriétés mécaniques inégales. Certaines parties de la pièce peuvent contenir des pores et de la poudre non fondue tout au long du processus de fabrication en raison des caractéristiques de la poudre et de la répartition énergétique du faisceau laser, ce qui peut influencer la densité et les qualités mécaniques.
De plus, la contrainte thermique produite par une fusion et un refroidissement rapides lors du moulage SLM pourrait provoquer une déformation ou une fracture de la pièce. La tension résiduelle à l'intérieur de celui-ci pourrait également influencer les caractéristiques mécaniques du composant, réduisant ainsi la résistance à la corrosion et à la fatigue. Les qualités mécaniques des pièces peuvent varier en fonction d'éléments tels que les paramètres du processus de moulage SLM, les matériaux en poudre et le post-traitement ; des exemples de telles variations sont la dureté, la résistance à la traction et la résistance à la compression. Les fluctuations de ces performances mécaniques pourraient restreindre l'utilisation de la technologie SLM dans certaines applications de haute précision ou de haute fiabilité.
3, Problèmes de précision du traitement
Étant donné que la technologie SLM a une précision dimensionnelle assez faible, il est difficile d’atteindre le niveau du micromètre. Cela vient principalement des difficultés à gérer avec précision la fusion, la solidification et le retrait de la poudre métallique pendant le processus de moulage, produisant ainsi des dimensions instables des pièces moulées. Habituellement, un post-traitement comme le meulage, le polissage, etc. est nécessaire pour augmenter la précision dimensionnelle des pièces moulées. Ces techniques de transformation peuvent quant à elles influencer les qualités mécaniques et la qualité de surface des pièces moulées.
Un autre élément crucial pour la précision d'usinage du processus de moulage SLM est sa rugosité de surface assez élevée. Le contrôle de la rugosité de surface à un faible niveau est un défi dans les poudres métalliques en raison de leurs processus complexes de fusion, d'écoulement et de solidification tout au long du processus de formage. Lors de l'utilisation ultérieure de pièces moulées, une mauvaise rugosité de surface pourrait provoquer une concentration de contraintes, de la corrosion et d'autres problèmes. Ainsi, une difficulté majeure rencontrée lors du développement de la technologie SLM est de savoir comment réduire la rugosité de surface et augmenter la qualité de surface des pièces moulées en optimisant les paramètres de processus et les procédures de post-traitement dans le processus de moulage SLM.
4, Faible efficacité de production
Un temps de moulage plus long et une moins bonne efficacité de production résultent de l'empilement de matériaux couche par couche requis par la méthode de moulage SLM. Les techniques de moulage SLM ont moins d'efficacité de production, plus de cycles de fabrication et plus de dépenses que les techniques de fabrication soustractives conventionnelles. Les machines de moulage SLM sont également de structure complexe et coûteuses en maintenance. Une panne d'équipement pourrait entraîner des temps d'arrêt prolongés, affectant ainsi l'avancement de la production, augmentant les coûts de maintenance et générant ainsi des risques de production.
Les matériaux de moulage disponibles limitent également l'efficacité de la production de la technologie SLM. des matériaux distincts ont des paramètres de traitement et des critères de performance distincts, qui exigent une optimisation et un ajustement pour chaque matériau, prolongeant ainsi le temps et les coûts de production. Ainsi, l’un des principaux problèmes à résoudre dans l’évolution de la technologie SLM est de savoir comment augmenter l’efficacité de la production de la technologie SLM et réduire les dépenses de fabrication.
5, Coût élevé
Trois éléments clés du coût élevé de la technologie SLM sont ceux liés au coût d'achat de l'équipement, au coût des matières premières et au coût de maintenance. Le coût de fabrication de l'équipement est quelque peu important dans les opérations de moulage SLM, car des lasers et des systèmes de numérisation de haute précision y sont utilisés. Parallèlement, le processus de moulage SLM manque d'économies d'échelle et nécessite un nombre assez réduit d'équipements, ce qui entraîne une augmentation encore plus importante des prix d'acquisition des équipements.
Généralement composé de métaux en poudre, le moulage SLM utilise des matières premières avec des coûts de préparation et de traitement assez importants. Le faible taux d’utilisation des matières premières rend incapable de recycler la poudre résiduelle, augmentant ainsi les coûts des matières premières. De plus, la maintenance et l'entretien fréquents des équipements du processus de moulage SLM garantissent leurs performances et leur durée de vie normales. La grande complexité de la technologie rend les dépenses de maintenance et d’entretien assez coûteuses.
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