Le processus de fabrication additive Powder Bed Fusion

1. Le processus de fabrication additive Powder Bed Fusion (PBF)
2. La technologie PBF, étape par étape
   1. Conception – création du modèle 3D
   2. Découpe de la pièce – format .STL
   3. Imprimer
   4. Scanning
   5. Refroidissement
3. Post-traitement
4. Possibilités de fabrication de PBF à Mizar

Lorsque nous faisons référence à la technologie PBF (Powder Bed Fusion), nous parlons d’un processus de fabrication additive avancé qui utilise une source d’énergie élevée, principalement des lasers ou des électrons, pour fusionner les particules de poudre couche par couche et obtenir une pièce solide. Cette technologie nous permet de générer des pièces très précises en alliages métalliques ou en polymères thermoplastiques . Les technologies de fabrication PBF partagent les principes de base de toutes les techniques de fabrication additive et présentent des avantages communs, tels que des possibilités de personnalisation étendues et une simplification en termes d’assemblage. D’autre part, leurs spécificités les rendent parfaits pour la production de géométries complexes. Ces caractéristiques ont rendu cette technologie très appréciée pour la production de pièces de grande valeur qui ne sont pas techniquement réalisables par les procédés de fabrication traditionnels. Les secteurs de l’aérospatiale, de l’automobile et de la médecine font largement appel à cette technologie, dont les délais de production sont plus courts.

La technologie PBF étape par étape

Le processus de fabrication Powder Bed Fusion (PBF) comprend 5 étapes jusqu’au produit final :

1. Conception – création du modèle 3D

Le processus commence par la création d’un modèle 3D via CAD (Computer-Assisted Design). La conception assistée par ordinateur est l’utilisation de logiciels informatiques pour créer, modifier et analyser des représentations graphiques tridimensionnelles (bidimensionnelles aussi) d’objets physiques.

Il existe plusieurs méthodes de conception pour la fabrication additive en fonction des objectifs que l’on se fixe (augmenter les propriétés mécaniques de la pièce, réduire son poids, minimiser le nombre de composants…). Il est également souhaitable d’intégrer la simulation du processus de fabrication dans la phase de conception afin de tirer des conclusions sur le comportement de la pièce et de minimiser l’apparition d’éventuels défauts.

Ce processus commence par la création d’un modèle en 3D et se poursuit par l’application de charges ou de forces sur la pièce. Grâce à ces actions, nous pouvons savoir comment répartir de manière optimale la matière dans un volume donné soumis à différentes contraintes mécaniques. Cette action est réalisée à l’aide d’un logiciel qui permet de calculer les contraintes appliquées.

2. Découpe de la pièce – format .STL

Une fois ce modèle créé, il est converti en .STL(ou .AMF/.3MF, formats plus récents), qui est une représentation triangulée d’un modèle CAD 3D.

Le modèle tridimensionnel est divisé en couches (slicing).Auparavant, il sera nécessaire de définir l’orientation de la machine ou de la construction et de déterminer s’il y aura des structures de support (qui peuvent être nécessaires pour le dépôt de couches dans des orientations presque horizontales).

Les informations sont envoyées à l’imprimante, où l’unité de revêtement recouvre la plate-forme d’un revêtement en poudre. L’épaisseur optimale de chaque couche de poudre étalée dépend des conditions de traitement et du matériau utilisé, mais varie généralement entre 20 et 60 microns.

 

3. Imprimer

Le processus d’impression commence par le remplissage de la chambre d’impression avec un gaz inerte (généralement de l’argon ou de l’azote) pour éviter l’oxydation du matériau pendant la fusion.

Ensuite, l’imprimante est chauffée à la température d’impression optimale . Les imprimantes PBF se composent de deux chambres, une chambre à poudre et une chambre de construction avec un rouleau ou une lame pour répandre la poudre sur la plate-forme.

4. Scanning

Le laser à fibre optique (200/400 W) balaie la section transversale de la pièce, fusionnant les particules métalliques. Lorsque la couche est terminée, la plate-forme est déplacée vers le bas, ce qui permet d’ajouter une autre couche de poudre. L’opération est répétée jusqu’à l’obtention de la pièce finale.

5. Refroidissement

L’imprimante doit refroidir et la poudre non fondue est retirée du plateau pour visualiser la pièce imprimée. La pièce est fixée sur la plaque de construction à l’aide des supports d’impression.

Post-traitement

Le post-traitement de la technologie Powder Bed Fusion (PBF) comprend les étapes suivantes :

• Suppression de la poudre
• Soulagement des contraintes thermiques
• Séparation des pièces et du matériel de support de la plaque de construction
• Retrait des crochets des pièces,
• Grenaillage
• Usinage
• Rectification

En outre, certaines pièces peuvent également nécessiter un pressage isostatique à chaud (HIP) , un traitement thermique supplémentaire, une anodisation et une inspection .

Un post-traitement est généralement nécessaire pour les rendre parfaitement adaptés aux applications prévues et pour améliorer leurs propriétés mécaniques, réduire les contraintes résiduelles ou améliorer l’état de surface.

La méthode de post-traitement varie en fonction du matériau et du procédé sélectionnés.

Possibilités de fabrication PBF chez Mizar
La technologie PBF offre diverses possibilités de fabrication et chez Mizar Additive nous sommes spécialistes des technologies PBF suivantes:

• EBM: Fusion par faisceau d’électrons
• DMLS: Direc Metal Laser Sintering
• SLS: Selective Laser Sintering

De plus, nous avons une grande expérience dans le domaine aérospatial et industriel, et nous vous offrons cette expérience afin que vous puissiez concevoir et fabriquer tous types de composants en utilisant la fabrication additive.

N’hésitez pas à nous contacter pour toute question que vous pourriez avoir.