Comment fonctionne l'impression SLM

La fusion sélective au laser (SLM) est une technique de fabrication additive qui utilise un laser pour fondre et fusionner sélectivement de la poudre métallique en objets 3D. Ce guide fournit un aperçu approfondi de Impression SLM, matériaux, paramètres de processus, applications, avantages, etc.

Qu’est-ce que la GDT ?

SLM est un processus de fusion sur lit de poudre qui utilise un laser haute puissance pour fondre et solidifier une fine poudre métallique couche par couche afin de créer des pièces 3D entièrement denses directement à partir de données CAO.

SLM permet d'imprimer des pièces métalliques entièrement denses avec des géométries complexes directement à partir de données CAO 3D.

Comment Impression SLM Travaux

L'impression SLM implique les composants et processus clés suivants :

Le processus est entièrement automatisé en fonction de la géométrie du modèle 3D importé.

SLM par rapport aux autres méthodes d'impression 3D

La SLM diffère des autres formes d’impression 3D sur des points essentiels :

SLM permet l’impression de pièces métalliques entièrement denses adaptées aux applications d’ingénierie finales.

Métaux pour l'impression SLM

Métaux courants imprimés avec la technologie SLM :

Une gamme de métaux est imprimée avec SLM pour différentes applications nécessitant des propriétés matérielles spécifiques.

Paramètres du processus SLM

Paramètres critiques du processus SLM :

Ces paramètres sont optimisés en fonction du matériau, de la géométrie de la pièce, de la vitesse de fabrication et des propriétés mécaniques requises.

Bénéfices de Impression SLM

Principaux avantages de l'impression SLM :

• Capacité à créer des géométries complexes impossibles avec l'usinage
• Délais de livraison nettement plus courts par rapport à l’usinage
• Déchets de matériaux minimes et taux d'achat par vol réduits
• Potentiel d'allègement avec les structures en treillis
• Consolider les assemblages en pièces uniques
• Produits personnalisés adaptés aux spécifications du client
• Production juste à temps et réduction des stocks
• Précision dimensionnelle et répétabilité élevées
• Bonne finition de surface et résolution fine

SLM permet d’importantes économies de coûts et de temps pour la production de volumes faibles à moyens.

Applications GDT

Le SLM est utilisé dans toutes les industries pour produire des pièces métalliques d’utilisation finale de haute performance avec des délais de livraison réduits.

Post-traitement des pièces SLM

Étapes typiques de post-traitement des pièces SLM :

• Suppression de la structure de support par EDM
• Usinage de surface pour améliorer la finition
• Perçage de trous, taraudage
• Traitement thermique pour améliorer les propriétés
• Pressage isostatique à chaud pour éliminer les vides internes
• Traitements de surface comme le sablage aux billes, l'anodisation, le revêtement

Le post-traitement adapte les pièces pour répondre aux exigences de l'application.

Lignes directrices de conception SLM

Considérations clés en matière de conception SLM :

• Optimiser les géométries pour réduire les structures de support
• Maintenir une épaisseur de paroi minimale pour une meilleure dissipation de la chaleur
• Utilisez des structures en treillis fin pour réduire le poids
• Concevoir des géométries autoportantes pour éviter les supports
• Tenir compte des tolérances post-usinage et de la finition de surface
• Orienter les pièces pour minimiser l'effet de marche d'escalier
• Tenir compte des effets des contraintes thermiques lors de l'impression
• Fonctionnalités de conception telles que des onglets pour faciliter la suppression du support

Les outils de simulation aident à évaluer l’imprimabilité SLM pendant la phase de conception elle-même.

Équipement d'impression SLM

Principaux fabricants de systèmes SLM :

Ces systèmes clé en main offrent des capacités d'impression SLM automatisées dans différentes tailles de fabrication.

Économie des coûts de la GDT

Les coûts d'impression SLM varient en fonction de :

• Coûts d’achat des machines – $0,5M à $1,5M
• Coûts des matériaux – $50-$150/kg pour les métaux communs
• Coûts de main d’œuvre – fonctionnement de la machine, post-traitement
• Taux de construction – 5-100 cm3/h selon les paramètres
• Économies d’échelle grâce à des volumes de production plus élevés

Le SLM est le plus rentable pour la production complexe de faibles à moyens volumes par rapport aux autres processus de fabrication de métaux.

Les défis de Impression SLM

Certains défis associés à la GDT comprennent :

• Des contraintes résiduelles élevées peuvent provoquer des déformations des pièces
• Propriétés des matériaux anisotropes en fonction de l'orientation de la construction
• Limitation de la taille maximale des pièces
• Retrait de la poudre des canaux internes
• Obtenir un état de surface comparable à l’usinage
• Besoin de structures de soutènement sur les surplombs
• Formation d’opérateur spécialisée requise
• Les risques liés à la manipulation des poudres nécessitent des précautions de sécurité

Cependant, le développement continu contribue à résoudre bon nombre de ces défis.

Perspectives d'avenir pour la GDT

Les perspectives d’avenir pour l’impression SLM sont positives :

• Qualité des pièces améliorée avec moins de défauts
• Des volumes de construction plus importants permettent des pièces plus grandes
• Des vitesses de construction plus rapides grâce à des puissances laser plus élevées
• Le développement de nouveaux matériaux élargit les applications
• Fabrication hybride combinant SLM et usinage
• Manipulation et post-traitement automatisés de la poudre
• Adoption généralisée dans un plus large éventail d’industries
• La baisse des coûts le rend économique pour davantage d'applications

Ces avancées permettront aux pièces métalliques imprimées SLM de rivaliser avec les processus de fabrication conventionnels pour un nombre croissant d'applications.

Choisir un fournisseur de services d'impression SLM

Voici les facteurs importants lors de la sélection d’un fournisseur de services SLM :

• Expérience spécifique avec la technologie SLM
• Gamme d’équipements et tailles de construction proposées
• Expertise matériaux avec différents alliages métalliques
• Capacités de traitement secondaire comme le traitement thermique
• Certifications de qualité comme ISO 9001 et AS9100
• Optimisation de la conception et support technique
• Historique des délais et des livraisons à temps
• Références et témoignages clients
• Structure tarifaire – tarification pièces ou volume

Le choix d'un partenaire de service SLM fiable garantit la production efficace de pièces de haute qualité.

Avantages et inconvénients de Impression SLM

Pour

• Géométries complexes impossibles avec l'usinage
• Délais d'exécution rapides, de la CAO à la pièce
• Faible gaspillage de matériaux et ratios d'achat pour voler
• Allègement grâce à des conceptions optimisées
• Consolider les assemblages en pièces imprimées uniques
• Potentiel de production sur mesure et juste à temps
• Élimine les coûts d'outillage, de gabarits et de fixations

Cons

• Investissement élevé en capital machine
• Taille limitée basée sur les dimensions de la chambre de fabrication
• Post-traitement souvent nécessaire pour finir les pièces
• Propriétés anisotropes en fonction de l'orientation de la construction
• Manque de normes de conception pour la fabrication additive
• Options de matériaux plus limitées qu'avec l'usinage
• Nécessite du personnel qualifié pour faire fonctionner l’équipement

Pour la production de volumes faibles à moyens, la SLM peut offrir des avantages significatifs, mais elle présente des limites à prendre en compte.

FAQ

Conclusion

L'impression SLM permet la production à la demande de pièces métalliques complexes et hautes performances avec un flux de fabrication numérique. À mesure que la technologie continue de mûrir, le SLM deviendra viable pour des applications plus courantes dans différents secteurs. Les capacités uniques de l’impression SLM permettront aux ingénieurs et aux concepteurs de créer des produits innovants de nouvelle génération grâce à la fabrication additive.

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