Fabrication additive SLM

Table des matières

Vue d'ensemble Fabrication additive SLM

La fusion sélective par laser (SLM) est une technologie de fabrication additive qui utilise un laser pour fondre et fusionner sélectivement des poudres métalliques, couche par couche, afin de construire des objets en 3D. La fusion laser sélective est adaptée à la transformation de métaux réactifs tels que le titane, l'aluminium et l'acier inoxydable en pièces entièrement denses et fonctionnelles aux géométries complexes.

Le SLM offre plusieurs avantages par rapport à la fabrication traditionnelle :

Avantages de la fabrication additive SLM

BénéficeDescription
Liberté de conceptionLe SLM peut produire des géométries complexes telles que des treillis, des canaux internes et des formes organiques qui ne sont pas possibles avec l'usinage.
PersonnalisationLes pièces peuvent être facilement personnalisées et optimisées en fonction de la fonction plutôt que des contraintes de fabrication.
AllègementLes formes organiques et les treillis permettent aux pièces d'être légères tout en conservant leur résistance.
Économies de matériauxLe SLM n'utilise que la quantité de matière nécessaire, contrairement à l'usinage à partir de blocs solides.
Prototypage rapideLes pièces peuvent être directement imprimées en 3D à partir de la CAO, au lieu de l'outillage pour le prototypage.
Production en flux tenduL'impression à la demande, selon les besoins, réduit les coûts d'inventaire
Résilience de la chaîne d'approvisionnementLa fabrication distribuée réduit les risques liés à la chaîne d'approvisionnement

Cependant, la méthode SLM présente également certaines limites :

Limites de la fabrication additive SLM

LimitationDescription
Coût des machinesLes machines industrielles SLM ont des coûts d'investissement initiaux élevés de $100K-$1M+.
Options de matériauxActuellement limité aux métaux réactifs tels que le titane, l'aluminium, les aciers à outils et les superalliages.
PrécisionLa précision typique de 0,1-0,2 mm est inférieure aux tolérances d'usinage.
Finition de la surfaceLa surface telle qu'elle est imprimée est rugueuse et nécessite un traitement ultérieur.
Taille du bâtimentLa taille maximale des pièces est limitée par la taille de la chambre d'impression
Faible production de lotsPlus économique pour les petites séries et les pièces personnalisées que pour la production de masse
Post-traitementDes étapes supplémentaires telles que l'enlèvement des supports, le traitement thermique sont nécessaires

Comment fonctionne l'impression 3D SLM

Le SLM est une technologie de fusion sur lit de poudre qui utilise un faisceau laser focalisé pour faire fondre et fusionner sélectivement des poudres métalliques, couche par couche.

Les principales étapes du processus de gestion durable des sols sont les suivantes :

Processus d'impression 3D SLM

ÉtapeDescription
Modèle 3DUn modèle CAO 3D est découpé numériquement en couches.
Poudre à tartinerUne lame de rechargement répand une fine couche de poudre sur la plate-forme de construction.
Fusion au laserUn faisceau laser trace chaque couche en faisant fondre la poudre pour la coller sur la base des données CAO découpées.
Plate-forme inférieureLa plate-forme de construction s'abaisse et une autre couche de poudre est étalée sur le dessus.
Répéter les étapesLe processus de fusion des couches est répété jusqu'à ce que la pièce complète soit construite.
Retirer la pièceLa pièce imprimée en 3D est retirée du lit de poudre.
Post-traitementLa pièce est nettoyée et traitée thermiquement pour réduire les tensions.

Matériaux SLM

La technique SLM permet de transformer une gamme de métaux réactifs en pièces entièrement denses :

Matériaux SLM

MatériauPropriétés principalesApplications
Alliages de titaneRapport résistance/poids élevé, biocompatibilitéAérospatiale, implants médicaux
Alliages d'aluminiumLéger, très résistantAutomobile, aérospatiale
Aciers inoxydablesRésistance à la corrosion, haute résistanceOutillage industriel, marine
Aciers à outilsDureté élevée, résistance à la chaleurMoules d'injection, matrices
Superalliages de nickelRésistance à la chaleur et à la corrosionAubes de turbines, tuyères de fusées
Chrome cobaltRésistance à l'usure, biocompatibilitéImplants dentaires, orthopédie

Les matériaux SLM les plus courants sont le titane et les alliages d'aluminium, ainsi que les aciers à outils et les aciers inoxydables. Des superalliages et des composites métalliques plus exotiques peuvent également être traités avec la technologie SLM.

Lignes directrices de conception SLM

Pour réussir à concevoir des pièces pour l'impression 3D SLM, les ingénieurs doivent suivre les lignes directrices suivantes :

Lignes directrices de conception SLM

Lignes directricesDescription
Éviter les surplombsRéduire au minimum les surplombs nécessitant des supports qui doivent être enlevés
Ancrages de conceptionInclure de petits ancrages ou languettes pour fixer la pièce à la plaque de construction.
Orienter pour renforcerAligner la pièce pour maximiser la force dans la direction fonctionnelle
Minimiser la hauteur des piècesOrienter pour minimiser la hauteur Z afin d'éviter l'effondrement des éléments délicats
Permettre le post-usinageAjouter 0,1-0,3 mm pour le post-traitement si des tolérances serrées sont nécessaires.
Optimiser la conception des treillisAdapter la taille des cellules et des entretoises aux charges des pièces et aux contraintes SLM
Inclure des trous d'aérationAjouter de petits trous pour éviter que la poudre piégée ne provoque des défauts.
Canaux de refroidissement conformesConception de canaux de refroidissement internes complexes impossibles à réaliser par perçage/usinage
Combiner les piècesConsolider les assemblages en pièces individuelles pour réduire les besoins d'assemblage

Le respect de ces lignes directrices permet d'éviter les défauts d'impression SLM courants tels qu'un mauvais état de surface, des déformations, des fissures ou des poudres piégées.

Fabricants d'imprimantes SLM

Les principaux fabricants de systèmes SLM sont les suivants

Fabricants d'imprimantes 3D SLM

EntrepriseImprimantesCaractéristiques principales
EOSEOS M290, EOS M300 x4Pionnier de l'impression 3D en métal, excellentes propriétés des pièces
Solutions SLMSLM 280, SLM 500, SLM 800Puissance laser très élevée pour la productivité et les grands volumes de construction
Systèmes 3DDMP Factory 500Systèmes évolutifs pour la production en grande série
GE AdditiveConcept Laser M2, X Line 2000RDésormais intégrés à GE, des outils de productivité fiables
RenishawRenAM 500QExcellente précision, système intégré de gestion de la qualité

Lors du choix d'un système SLM, les facteurs clés sont le volume de construction, la puissance du laser, les capacités des matériaux, la précision et le flux de travail du logiciel. Les principaux fabricants proposent des systèmes bien établis, mais de nombreux nouveaux venus de Chine et d'Inde font également leur apparition.

Prix des imprimantes SLM

Les systèmes SLM industriels ont des coûts d'investissement initiaux élevés, allant de 100 000 T pour les machines d'entrée de gamme à plus de 1 000 000 T pour les systèmes de production haut de gamme :

Prix des imprimantes SLM

FabricantModèle d'imprimanteVolume de constructionFourchette de prix
EOSEOS M10095 x 95 x 95 mm$100k - $150k
Solutions SLMSLM 125125 x 125 x 125 mm$175k - $250k
Systèmes 3DDMP Factory 500500 x 500 x 500 mm$500k - $800k
GE AdditiveConcept Laser M2 Series 5250 x 250 x 280 mm$700k - $900k
RenishawRenAM 500M250 x 250 x 350 mm$950k - $1.2M

Des volumes de construction plus importants, une puissance laser plus élevée et des fonctions de productivité font grimper les coûts des systèmes. Mais il est essentiel de faire un choix judicieux en fonction des besoins de l'application et des exigences de production.

Considérations relatives à l'installation de SLM

Pour exploiter avec succès une installation de gestion durable des déchets, les entreprises doivent prendre en compte les éléments suivants :

Facteurs de l'installation SLM

FacteurDescription
Coûts des installationsPrise en compte des coûts d'impression, de matériel et de construction des installations
ManutentionInstaller des équipements de manutention des poudres et fournir des EPI aux travailleurs
Post-traitementÉquipement de nettoyage, traitement thermique, HIP, finition de surface, etc.
LogicielLogiciel de flux de travail pour l'ordonnancement, l'imbrication et le suivi des processus
FormationFormer les ingénieurs à la conception et les techniciens au fonctionnement des imprimantes
SécuritéRespecter les procédures de manipulation des poudres et disposer de systèmes d'extinction des incendies
MaintenancePrévoir une maintenance et un étalonnage réguliers du système
Contrôle de la qualitéMesure des dimensions et des propriétés des matériaux, essais de répétabilité
CertificationCertification ISO 9001, AS9100 pour les industries réglementées

Le choix d'un prestataire de services expérimenté peut faciliter la mise en place, l'exploitation et la certification d'installations destinées à des applications réglementées telles que l'aérospatiale ou les dispositifs médicaux.

slm fabrication additive

Avantages de la fabrication additive SLM

Les principaux avantages de l'impression 3D SLM sont les suivants :

Avantages de la fabrication additive SLM

AvantageDescription
Géométries complexesLa technique SLM permet de produire des formes organiques très complexes ainsi que des réseaux et des canaux internes complexes.
Pièces sur mesureCréer facilement des pièces personnalisées adaptées aux besoins du client sans contraintes d'outillage
Réduction du poidsLes structures en treillis et l'optimisation de la topologie permettent des conceptions légères et solides
Assemblages consolidésCombiner plusieurs composants en une seule pièce complexe
Délais d'exécution rapidesImprimer des pièces à la demande directement à partir de données CAO plutôt que d'attendre des mois pour les usiner
Réduction des déchetsN'utiliser que la quantité de matériau nécessaire par rapport à l'usinage à partir de billettes
Production à la demandePermet une fabrication distribuée en flux tendu à proximité des clients
Réduction des stocksImpression des pièces en fonction des besoins, ce qui réduit les coûts d'outillage, d'entreposage et d'inventaire.
Matériaux haute performanceTransformer des métaux avancés tels que le titane et les superalliages en pièces d'utilisation finale

La liberté de conception, la personnalisation des pièces et les capacités de production distribuée font de la technique SLM la solution idéale pour la production de volumes faibles à moyens dans les domaines de l'aérospatiale, de la médecine, de l'industrie et de l'automobile.

Limites de la fabrication additive SLM

La SLM présente certaines limites, notamment

Limites de la fabrication additive SLM

LimitationDescription
Coût de la machineLes imprimantes SLM ont des coûts d'investissement élevés, souvent supérieurs à $500 000 euros.
Disponibilité du matérielActuellement limité aux métaux structurels réactifs et aux plastiques
PrécisionLa précision typique de 0,1-0,2 mm est inférieure à celle de l'usinage CNC.
Finition de la surfaceLa surface imprimée est relativement rugueuse et présente un effet de marche d'escalier.
Post-traitementL'enlèvement des supports, l'usinage et le polissage sont souvent nécessaires.
Vitesse d'impressionLes taux de construction typiques de 5 à 100 cc/h limitent la vitesse par rapport à la production de masse.
Taille maximale de la pièceLimité par le volume de construction de l'imprimante, généralement inférieur à 500 x 500 x 500 mm
Surveillance des processusL'absence de contrôle in situ peut conduire à des défauts non détectés
Expertise des opérateursLes techniciens SLM ont besoin d'une formation importante sur les procédures
Coûts des matériauxLes métaux en poudre peuvent être 2 à 5 fois plus chers que les métaux bruts.

Pour les besoins de très haute précision, les pièces de très grande taille ou les volumes de production de masse, les méthodes soustractives telles que l'usinage CNC tendent à être plus adaptées que la méthode additive SLM.

Le rôle de la SLM dans la fabrication

La méthode SLM est la mieux adaptée :

Les meilleurs rôles pour la GDT dans la fabrication

Rôle dans la fabricationExemples
Prototypage rapideItérations rapides de la conception et pièces de validation du concept
Production en faible volumeSupports pour l'aérospatiale, roues, implants médicaux
Outillage de pontProduction des premières unités pendant la fabrication des moules d'injection
Consolidation partielleCombinaison de plusieurs composants en une seule pièce
Personnalisation de masseProduits d'utilisation finale personnalisés tels que les aligneurs dentaires
Fabrication distribuéeProduction locale à la demande, à proximité des clients

Pour les très gros volumes, le moulage sous pression ou le moulage par injection plastique conventionnels sont généralement plus rentables que l'impression 3D SLM. Mais pour la production en petite série, la SLM excelle.

L'avenir de la fabrication additive SLM

On s'attend à ce que le SLM se développe dans des applications plus larges à l'avenir grâce à :

L'avenir de la GDT

TendanceDescription
Imprimantes plus grandesConstruire des volumes de plus d'un mètre de longueur et de hauteur
Systèmes multi-laserMachines multi-laser de puissance supérieure à 1 kW
Des vitesses plus rapidesVitesse d'impression jusqu'à 500 cc/h grâce aux lasers à galène numérisés
Nouveaux matériauxAlliages à haute température, MMC, nouveaux composites
Fabrication hybrideCombinaison des procédés AM et soustractifs dans un seul système
Post-traitement automatiséRéduction du travail manuel pour l'enlèvement des supports et la finition des surfaces
Contrôle en cours de fabricationSurveillance in situ de la piscine de fusion, du lit de poudre et des défauts de la pièce
SimulationSimulations basées sur la physique pour prédire le comportement et optimiser les constructions
Apprentissage automatiqueL'IA pour la conception, l'optimisation des processus et l'assurance qualité
Chaîne d'approvisionnement numériqueFlux de travail numérique sans faille de la conception à la production

Choisir un fournisseur de services SLM

Lors de la sélection d'un fournisseur de services SLM, les acheteurs doivent évaluer les éléments suivants :

Choisir un fournisseur de services SLM

FacteurDescription
Matériel d'impressionRecherchez des imprimantes industrielles sur métal réputées, dotées d'une puissance de faisceau élevée et de grands volumes de fabrication.
MatériauxCapacité à traiter les alliages souhaités tels que le titane, l'acier à outils et l'acier inoxydable
Post-traitementOffrir une gamme complète de traitements post-impression comme le HIP, l'usinage, le polissage
Procédures de qualitéCertification ISO 9001 ou AS9100 avec des processus d'assurance qualité stricts
Expérience de l'applicationExpertise et études de cas dans des applications cibles telles que l'aérospatiale, l'automobile et le secteur médical
Soutien à la conceptionCapacité de concevoir et d'optimiser des pièces pour la fabrication par AM
Lead TimesCapacité à livrer des échantillons et des pièces de production dans les délais impartis
Préparation des dossiersAccepter les formats de fichiers CAO et polygonaux standard pour l'analyse de la conception
Services post-constructionNettoyage, traitement thermique, finition de surface, services de revêtement
Services complémentairesInspection, prototypage rapide, outillage de pont, pièces moulées, moulage
TarificationPrix compétitifs et évolutifs pour différents volumes de construction
LocalisationProximité pour la logistique de la chaîne d'approvisionnement et la communication

Le choix d'un prestataire de services disposant de capacités de bout en bout, de la conception au post-traitement, garantit des résultats de grande qualité. La consultation d'études de cas et la visite d'installations permettent de vérifier l'expérience acquise.

slm fabrication additive

FAQ

Q : Quels sont les matériaux qui peuvent être imprimés en 3D avec la technologie SLM ?

R : La technique SLM permet de traiter une gamme de métaux réactifs tels que l'acier inoxydable, l'acier à outils, les alliages de titane, les superalliages de nickel, les alliages d'aluminium et le chrome-cobalt. Les matériaux SLM les plus populaires sont le titane Ti6Al4V et l'aluminium AlSi10Mg.

Q : Quelle est la précision de l'impression 3D SLM ?

R : Le procédé SLM produit généralement une précision de l'ordre de 0,1 à 0,2 mm. Bien qu'elle soit inférieure à la tolérance de l'usinage CNC, un post-traitement tel que l'usinage et le polissage peut améliorer la précision. Les dimensions inférieures à 0,3 mm ne sont pas recommandées.

Q : Quelles sont les industries qui utilisent la fabrication additive SLM ?

R : Les secteurs de l'aérospatiale, de la médecine, des soins dentaires, de l'automobile et de l'industrie sont aujourd'hui les principaux utilisateurs de la technologie SLM en raison d'avantages tels que l'allègement, la consolidation des pièces, la personnalisation de masse et les délais d'exécution rapides.

Q : Quel est le post-traitement nécessaire après l'impression SLM ?

R : Les traitements post-impression courants comprennent l'enlèvement du support, le traitement thermique de détente, le pressage isostatique à chaud (HIP), l'usinage CNC, le polissage et le revêtement. Les exigences dépendent de l'application, du matériau et des besoins de finition.

Q : Quel est le coût de l'impression 3D métallique SLM ?

R : Les systèmes SLM industriels vont de $100 000 à plus de $1 million en fonction du volume de fabrication, de la puissance du laser et des caractéristiques. Les coûts des matériaux pour la poudre métallique peuvent être 2 à 5 fois supérieurs au coût du stock brut. Mais les coûts totaux diminuent.

Q : Le procédé SLM permet-il d'imprimer des surplombs et des formes complexes ?

R : Oui, la technique SLM permet d'imprimer des géométries telles que des surplombs, des treillis et des parois minces grâce à l'utilisation de structures de support. Une orientation minutieuse est nécessaire pour éviter les déformations et équilibrer les exigences en matière de support.

Q : Quel logiciel est utilisé pour l'impression SLM ?

R : Les imprimantes SLM sont équipées d'un logiciel propriétaire pour l'impression. D'autres logiciels sont utilisés pour la conception, la réparation des fichiers, la simulation, la préparation de la construction, l'imbrication, la gestion de la construction et la gestion de la qualité.

Q : Combien de temps faut-il pour imprimer une pièce en 3D avec SLM ?

R : Les temps d'impression varient de quelques heures à quelques jours en fonction de la taille de la pièce, de la complexité de la géométrie et des paramètres d'impression. Pour les pièces métalliques, les imprimantes SLM fonctionnent généralement avec un taux de fabrication de 5 à 100 cc/heure. Les pièces plus grandes prennent plus de temps.

Q : La technique SLM permet-elle de produire des pièces métalliques sûres et fonctionnelles destinées à une utilisation finale ?

R : Oui, avec une conception et un traitement appropriés, la technique SLM peut produire des pièces métalliques entièrement denses dont les propriétés matérielles atteignent ou dépassent celles des pièces fabriquées traditionnellement pour une utilisation finale fonctionnelle dans des applications exigeantes.

en savoir plus sur les procédés d'impression 3D

Partager sur

Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
Courriel

MET3DP Technology Co. est un fournisseur de premier plan de solutions de fabrication additive dont le siège se trouve à Qingdao, en Chine. Notre société est spécialisée dans les équipements d'impression 3D et les poudres métalliques de haute performance pour les applications industrielles.

Faites une demande pour obtenir le meilleur prix et une solution personnalisée pour votre entreprise !

Articles connexes

Obtenir les informations de Metal3DP
Brochure du produit

Obtenir les derniers produits et la liste des prix