Le procédé DMLS est une des techniques d’impression 3D sur métal, technique de fabrication additive de plus en plus populaire.
Aujourd’hui, les pièces métalliques conçues par fabrication additive sont utilisées par divers secteurs industriels, l’aérospatiale, ou les applications médicales, par exemple. En effet, elles offrent des avantages indéniables, quant à leur conception, liberté, simplicité et solidité mais aussi d’un point de vue économique pour la production de pièces sur mesure ou en volume moyen.
Cet article offre une brève présentation de l’impression 3d métal à travers la technologie et les matériaux utilisés par la DMLS.
Frittage laser direct de métal, la technologie
Qu’est-ce que Le DMLS ?
Ce procédé, breveté par ERD et EOS (Allemagne) en 1994, utilise des matériaux métalliques tel que l’acier, l’aluminium, le cobalt-chrome, le titane ou encore l’inconel.
En anglais, cette technique d’impression est appelée DMLS pour Direct Metal Laser Sintering, à ne pas confondre avec le Frittage Sélectif par Laser (SLS).
L’impression DMLS est utilisée dans l’industrie, en production, car les pièces métalliques obtenues sont aussi résistantes que par les techniques de fabrication classique comme l’usinage ou la fonderie.
Le procédé d’impression
La première étape, commune à toutes les technologies de fabrication additive, consiste à créer un fichier 3D via un logiciel. Ce dit fichier servira de modèle 3D pour le logiciel de la machine DMLS. Ensuite l’imprimante 3D décomposera la pièce en différentes couches d’épaisseur fixe, cette épaisseur varie entre 20 et 100 microns.
En détail :
Le frittage laser direct des métaux (DMLS) est une technologie (cf. fabrication additive) de fusion en lit de poudre qui utilise un faisceau laser pour fusionner la poudre métallique couche par couche. Les couches ou tranches sont la géométrie de la section transversale de la pièce à une certaine hauteur, avec plusieurs couches représentant la pièce entière. La machine appliquera une épaisseur finie de poudre métallique avant l’exposition au laser, le processus se répétant jusqu’à ce que toutes les couches de la pièce aient été exposées. Lorsque le laser fusionne la poudre métallique, la couche actuelle fusionne également avec une ou plusieurs des couches précédentes. La taille de la pièce et les paramètres machine influent sur le temps nécessaire à la construction d’une pièce tridimensionnelle.
Matériaux pour l’impression 3D métal
Quels sont les matériaux utilisés par l’impression 3D DMLS ?
La technologie DMLS utilise différents types d’alliages métalliques pour imprimer des pièces en 3d.
Le tableau ci-dessous identifie certains des matériaux de fabrication additive métalliques (aluminium, acier, etc.) les plus courants et les applications pour lesquelles ils sont généralement utilisés.
Matériaux | Description | Applications |
---|---|---|
Aluminum (AlSi10Mg) |
Alliage de fonderie de bonne résistance et dureté. Utilisé pour sa bonne combinaison de propriétés mécaniques et thermiques lorsqu’un faible poids spécifique est requis. | Production de pièces pour l’aérospatiale et l’automobile |
Acier Maraging (18 Mar 300 / 1.2709) | Acier de trempe martensitique avec une bonne ténacité, une bonne résistance à la traction et de faibles propriétés de déformation. Facile à usiner, à tremper et à souder. Sa grande malléabilité lui permet d’être formé facilement pour différentes applications. | Outils de moulage par injection pour la production en série et autres pièces mécaniques. |
Cobalt Chrome (UNS R31538 / ASTM F75) | Superalliage avec une excellente résistance à l’usure et à la corrosion. Excellentes propriétés mécaniques à température élevée. Sa résistance à l’usure, sa résistance à la corrosion et sa biocompatibilité en font un produit idéal pour les implants chirurgicaux et autres applications à forte usure. | Pièces pour la production aérospatiale et médicale (implants). |
Acier inoxydable (316L) | Alliage austénitique chrome-nickel à haute résistance mécanique et résistance à l’usure. Bonne résistance aux températures élevées, formabilité et soudabilité. Utilisé pour son excellente résistance à la corrosion, y compris la corrosion par piqûres et les environnements chlorés. | Pièces pour l’aérospatial et la production médicale (outils chirurgicaux). |
Acier inoxydable (15-5 PH) | Acier inoxydable durci par précipitation avec une excellente résistance, ténacité et dureté. C’est une bonne combinaison de résistance, de faisabilité, de facilité de traitement thermique et de résistance à la corrosion, ce qui en fait un matériau populaire qui est utilisé dans de nombreuses industries. | Pièces de production pour diverses industries. |
Acier inoxydable (17-4 PH) | Acier inoxydable durci par précipitation avec d’excellentes propriétés de résistance et de fatigue. C’est une bonne combinaison de résistance, de faisabilité, de facilité de traitement thermique et de résistance à la corrosion, ce qui en fait un acier couramment utilisé dans de nombreuses industries. L’acier inoxydable 17-4 PH contient de la ferrite, tandis que l’acier inoxydable 15-5 est exempt de ferrite. | Pièces de production pour diverses industries. |
Titanium (Ti6Al4V / Grade 5) | Excellentes propriétés mécaniques et résistance à la corrosion avec un faible poids spécifique. L’alliage de titane le plus couramment utilisé pour son excellent rapport résistance/poids, sa facilité de fabrication et sa capacité de traitement thermique. | Production de pièces pour l’aérospatiale et l’automobile (sports motorisés). |
Titanium (Ti6Al4V / Grade 23) | Excellentes propriétés mécaniques et résistance à la corrosion avec un faible poids spécifique. Excellent rapport résistance/poids, faisabilité et biocompatibilité. Sa ductilité et sa résistance à la fatigue améliorées en font un produit largement utilisé pour les implants médicaux. | Pièces de production médicales (implants). |
Alliage de nickel (Inconel™ 718 / UNS N07718) | Super alliage avec un excellent rendement, une excellente résistance à la traction et à la rupture par fluage à haute température. Utilisé pour des applications à haute résistance dans des environnements extrêmes. Excellente soudabilité par rapport aux autres superalliages à base de nickel. | Pièces pour la production aérospatiale (composants de turbines à haute température). |
Alliage de nickel (Inconel™ 625 / UNS N06625) | Superalliage d’excellente résistance et ténacité à haute température. Haute résistance à la corrosion. Utilisé pour des applications à haute résistance dans des environnements extrêmes. Extra résistant à la corrosion par piqûre, à la corrosion fissurante, à la corrosion fissurante et à la corrosion sous contrainte dans les environnements chlorés. | Pièces pour la production aérospatiale (composants de turbines à haute température). |
Alliage de nickel (UNS N06002 / Hastelloy X) | Superalliage avec une combinaison exceptionnelle de résistance aux hautes températures, de faisabilité et de résistance à l’oxydation. Utilisé pour des applications à haute résistance dans des environnements extrêmes. Résistant à la fissuration par corrosion sous contrainte en milieu pétrochimique. Excellentes caractéristiques de formage et de soudage. | Pièces de production dans des conditions thermiques sévères et à haut risque d’oxydation (chambres de combustion, brûleur et supports dans les fours industriels). |
Les applications DMLS (Direct Metal Laser Sintering)
Les points forts et avantages
Les pièces créées par ce procédé peuvent être uniques, tout étant fonctionnelles et rapides à fabriquer, ce qui n’est pas le cas avec d’autres technologies. Le procédé DMLS permet de créer des pièces solides et résistantes à la chaleur. Ces pièces sont, d’un point de vue mécanique, équivalentes à des pièces métalliques usinées ou coulées en fonderie.
Les pièces fabriquées par DMLS sont couramment utilisées dans les industries de l’aéronautique, de l’aérospatiale, dans le secteur automobile et plus globalement pour le prototypage et la fabrication d’outillage.
Le médical est aussi une opportunité pour cette technique d’impression, elle est parfaite pour la fabrication de prothèses et d’implants, dans le secteur dentaire, par exemple. Le fait que chaque patient soit unique n’est pas une contrainte, au contraire, ce procédé de fabrication additive métal est parfaitement adapté pour créer des pièces sur-mesure avec des alliages métalliques comme l’acier inoxydable, le titane et autres superalliages comme le chrome-cobalt.
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Découvrez tous les avantages de la fabrication additive pour les pièces métalliques dans le secteur médical et les autres secteurs.
Mais n’oubliez pas, la technologie DMLS ouvre vraiment le champ des possibles.