TRAMETAL N°205

FABRICATION ADDITIVE

FABRICATION ADDITIVE ACTUS DE L'ADDITIF FORMNEXT s’impose comme le salon de référence mondial pour la fabrication additive et sa croissance en témoigne : cette année plus de 30 000 visiteurs pour plus de 650 exposants sont attendus du 19 au 22 novembre à Francfort pour sa cinquième édition. C’est un évènement où de nombreuses nouveautés et innovations sont présentées chaque année, qu’il s’agisse de poudres, de machines, de logiciels de conception ou de simulation. Les nombreuses pièces exposées feront réfléchir avec souvent des cas d’application inédits à dénicher pour le visiteur. Les conférences techniques du salon sont aussi très courues avec des spécialistes internationaux renommés. C’est l’endroit rêvé pour des contacts entre startup et grands groupes ainsi que pour trouver de nouveaux partenaires commerciaux. Incontournable pour tous ceux que la fabrication additive intéresse. EXIGENCES RELATIVES AUX SCANNERS LASER POUR LA FABRICATION ADDITIVE DE PIÈCES MÉTALLIQUES William S. Land II, Directeur du développement commercial chez Aerotech, Inc. La fabrication additive de métaux est extrêmement prometteuse en ce qui concerne la production de composants dont l’usinage classique entraînait des coûts élevés ou qui n’était pas du tout possible avec les méthodes de production conventionnelles. Afin de produire des composants en matériaux métalliques de manière économique, l'industrie et la science continuent de faire progresser le développement de processus d'additifs métalliques. La technologie laser innovante peut aider à améliorer les processus. Comment l’agrandissement du champ de vision laser et une modulation laser optimale peuvent-ils aider les constructeurs de machines à obtenir des résultats de fabrication additive optimaux ? Pour réussir à produire des pièces de haute qualité pour des industries spécifiques, une connaissance approfondie des processus internes doit être utilisée. Souvent, le processus doit être adapté aux besoins spécifiques de l'utilisateur. Les grands utilisateurs finaux ont besoin d'un contrôle de processus souple et flexible pour pouvoir développer et étendre leur expertise de fabrication interne. Cependant, le processus de frittage étant extrêmement complexe, ces utilisateurs recherchent les outils et composants susceptibles de répondre à leurs besoins spécifiques. Moteur de fusée fabriqué de façon additive pour les Laboratoires nationaux Lawrence Livermore pour le lanceur NX-01 Ces dernières années, les fabricants de pièces métalliques ont acquis de plus en plus de machines de fabrication additive pour se familiariser avec la technologie et identifier les applications. Étant donné que de nombreux équipementiers produisent leurs propres machines de lit de poudre pour le frittage laser direct des métaux (DMLS), la plupart des conceptions suivent des règles similaires et amènent peu ou prou à des produits qui se ressemblent. 18 Octobre 2019 TRAMETAL #205

DÉPENDANCE DE LA TAILLE DU SPOT ET DU CHAMP DE VISION En fonction de l'objectif F-Thêta choisi par le constructeur de la machine, la taille du champ de vision (l'espace de traitement disponible) et le diamètre du point laser (diamètre de l'outil) sont prédéfinis. Le champ de vision et la taille du point sont interdépendants : Si vous avez besoin d'un plus grand champ de vision pour les composants additifs plus grands, vous devrez inévitablement vous contenter d'un outil plus grand (taille du point). Afin d'éliminer l'interdépendance entre le champ de vision et la taille du spot, une fonction de champ de vision infini (IFOV-Infinite Field of View) peut être utilisée. Les mouvements du servo et du scanner sont parfaitement synchronisés dans un seul environnement de contrôleur. FABRICATION ADDITIVE Composant 3D forme libre. De tels composants de forme libre peuvent être produits en DMLS (Direct Metal Laser Sintering) sur des imprimantes 3D. DÉFIS TECHNIQUES Dans une large mesure, le défi réside dans le fait que le procédé « fusion sur lit de poudre » doit produire des pièces qui nécessitent peu de post-traitement et sont donc de très grande qualité. La plupart de ces exigences dépendent les unes des autres, ce qui entraîne un certain nombre de compromis. Cela conduit finalement à une machine additive avec une résolution médiocre et un faible débit. La technologie et l'expertise d'Aerotech aident les utilisateurs à se défaire de tels compromis. Vous obtenez ainsi la possibilité d'augmenter le champ de vision du scanner laser, de limiter les variations de densité d'énergie / de puissance, de contrôler les impulsions laser en fonction de la position, de maximiser le rendement et d'éliminer l'instabilité thermique. Les outils permettent de contrôler avec précision certains paramètres de processus interdépendants. L'élimination de ces facteurs permet de ne plus faire de compromis sur la machine pour produire des pièces de haute précision de multiples manières. Si les paramètres de processus critiques peuvent être contrôlés avec plus de précision, sans affecter pour autant les autres plages de performances, cela affectera la qualité des composants fabriqués de manière additive. Pendant ce temps, une deuxième génération de machines de fabrication additive pour le procédé à lit de poudre est sur le point d'être achevée. Les modifications apportées aideront à mettre en évidence le potentiel de haute précision de cette technologie. Quiconque se trouve ici à l'avant peut gagner d'énormes parts de marché. Le concepteur de la machine peut maintenant sélectionner l’objectif exactement à la taille de point souhaitée pour obtenir à la fois le diamètre de l’outil et la densité d’énergie requise. En utilisant la fonction IFOV, la zone de fabrication peut être agrandie de manière variable pour coordonner facilement le mouvement entre les tables de positionnement et les scanners. Avec l'IFOV, l'utilisateur programme simplement la trajectoire souhaitée dans un espace 2D et le profil est automatiquement divisé entre le scanner et les tables de positionnement. Les scanners éliminent également les erreurs de suivi dynamique causées par les tables de positionnement et génèrent des performances dynamiques basées sur le scanneur sur l'ensemble du champ de vision illimité. La cartographie de correction de puissance pour une qualité uniforme réduit considérablement la distorsion de la taille du point à travers l'objectif F-thêta VARIABILITÉ DU FRITTAGE Un autre défi est la complexité du processus de frittage - son contrôle affecte directement la qualité de la pièce fabriquée, à la fois géométriquement et en termes de morphologie du métal. L'utilisation d'impulsions laser déclenchées dans le temps entraîne une entrée d'énergie et de puissance variable dans la surface de la poudre lorsque la vitesse du point laser change. Pour cette raison, TRAMETAL #205 Octobre 2019 19