Fabrication additive

Déroulement en douceur du processus – Couches de matière homogènes, exemptes de portes et de fissures – Fabrication additive avec efficacité optimale

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Les procédés de fabrication additive par couches sont légion. Dans ce domaine, le rechargement par laser, également appelé dans ce contexte Laser Metal Deposition (LMD) ne cesse de gagner en popularité. Il permet de créer des formes et des structures en une seule étape de production, et cela quasiment sans aucune perte de matière, de retouche et d'usure d'outils (« near-net-shape manufacturing »).

Procédé de fabrication additive – Vue d'ensemble

L'outil principal de la fabrication additive est une tête de pression mobile intégrant généralement un laser et une buse d'injection de poudre métallique ou une alimentation de fil. Cette tête appropriée pour l'impression 3D passe sur un plateau où elle dépose la poudre métallique ou le fil qu'elle fond rapidement au moyen du faisceau laser. La pièce souhaitée se construit de manière additive au fur et à mesure du refroidissement de la matière et de la dépose des couches de matière suivantes en suivant strictement les cotes du plan de construction tridimensionnel. Le principe technique équivaut en fin de compte à celui du rechargement, la différence résidant dans le fait que ce sont des formes tridimensionnelles qui sont réalisées et non des surfaces planes.

Avantages du processus d'usinage avec un laser à diodes

Le profil de faisceau « en chapeau » des lasers à diodes Laserline génère des bains de fusion très uniformes, ce qui autorise le déroulement en douceur du processus, et ainsi la réalisation de couches de matière homogènes et exemptes de fissures. L'une des approches les plus prometteuses en matière de processus de production optimisés est l'intégration des sources de rayonnement laser dans les machines-outils.

Exemples d'applications

Fabrication additive avec alimentation de fil

La fabrication additive est un procédé relativement récent avec lequel une pièce est construite par superposition de couches de matière. Cette technique initialement développée pour le prototypage est de nos jours principalement utilisée pour la fabrication de pièces à géométries complexes en petites séries, de 1 à 1000 pièces. La fabrication additive est dans ce cas généralement plus économique que les procédés traditionnels.

Intégration du laser dans les machines-outils

L'une des approches les plus prometteuses en matière de processus de production optimisés est l'intégration des sources de rayonnement laser dans les machines-outils. C'est ainsi que des lasers à diodes LDM Laserline sont par exemple intégrés dans une fraiseuse cinq axes où ils permettent d'alterner entre l'usinage par adjonction de matière et l'usinage par enlèvement de matière : le laser se charge de la dépose de la poudre et la tête de fraisage assure le post-usinage par enlèvement de matière. 

Le laser à diodes intégré dépose la poudre sur toute la surface et crée ainsi l'ossature de la pièce. La tête de fraisage aval usine par enlèvement de matière la pièce générée uniquement aux endroits requis. L'alternance flexible entre l'usinage par laser et l'usinage tête de fraisage permet le retouchage des segments de la pièce qui ne seront plus accessibles une fois la pièce finie. Ceci permet à présent la construction et la fabrication dans le cadre desquelles les détalonnages ne représentent plus de problème ou encore la fabrication de contours porte-à-faux sans structure portante. Cela ouvre la voie à de nouvelles possibilités d'applications et de géométries.

Applications combinées multiples

Les nombreuses possibilités d'application des lasers à diodes Laserline offrent d'autres options encore au secteur de la fabrication additive, bien au delà de la simple alternance entre l'adjonction de poudre et l'usinage par enlèvement de matière. Ainsi, les lasers peuvent par exemple être intégrés dans une fraiseuses à douze axes pour assurer, outre la dépose de poudre, également le soudage et la trempe. Pour ce faire, on intègre en plus du laser et de la buse d'injection de poudre également les groupes optiques correspondants, le processus d'usinage commutant sans cesse entre ces composants. L'ensemble permet de concevoir des processus de fabrication complexes sur la base d'une seule source de rayonnement.