L’impression 3D métal, également connue sous le nom de frittage laser métal direct (DMLS) et de fusion laser métal direct (DMLM) est une technologie de couche additive. Lors de l’impression 3D métal, une imprimante 3D métal utilise un faisceau laser pour faire fondre des couches de 20 à 60 microns de poudre métallique les unes sur les autres. Le métal en poudre est réparti sur l’ensemble de la plateforme de construction et fondu de manière sélective sur les couches précédentes. Ce procédé additif permet de produire des pièces métalliques à partir d’un lit de poudre métallique. Le procédé est semblable à d’autres imprimantes 3D à frittage laser sélectif (SLS) à base de polymère qui utilisent la fusion du lit de poudre.

Les pièces créées sont du métal entièrement dense avec d’excellentes propriétés mécaniques. Il existe d’autres procédés d’impression 3D en métal qui utilisent un liant, bien qu’ils produisent des pièces qui ne sont pas en métal entièrement dense. Le procédé peut produire des géométries complexes que les procédés d’usinage CNC traditionnels ne sont pas capables de réaliser. Les exemples de pièces 3D métalliques comprennent les moules et les inserts, les gaines et l’outillage rapide.

Les matériaux d’impression 3D métalliques comprennent l’acier inoxydable, le chrome cobalt, l’acier maraging, l’aluminium, l’alliage de nickel et le titane. Ces matériaux sont tous discutés en détail ci-dessous.

Matériaux d’impression 3D métallique &Spécifications

L’impression 3D métallique est capable de produire des pièces durables à partir de poudres métalliques. Ces pièces peuvent être complexes, compliquées et élaborées tout en conservant leur résistance.

Matériau	Désignation de l’alliage	Couches	Dureté	Avantages	Applications
Acier inoxydable (PH1)	15-5 PH, DIN 1.4540 & UNS S15500	Couches de 20 ou 40 microns	30-35 HRC Construit, post-durci à 40 HRC	Haute dureté & Résistance	Prototype / Pièces de production
Acier inoxydable (GP1)	17-4, européen 1.4542, allemand X5CrNiCuNb16-4	Couches de 20 ou 40 microns	230 ± 20 HV1 Construit, Polie & Polie à 250-400 HV1	Haute ténacité & Ductilité	Applications d’ingénierie
Chrome cobalt (MP1)	ISO 5832-4 & ASTM F75	20, 40 ou 50 microns	35-45 HRC Construit	Résistance à haute température	Turbines &Pièces de moteur
Acier maraging (MS1)	18% Ni Maraging 300, européen 1.2709, allemand X3NiCoMoTi 18-9-5	Couches de 20 ou 40 microns	33-37 HRC Construit, post-durci à 50-56 HRC	Facilement usinable & Excellente polissabilité	Outillage de moulage par injection, Refroidissement conforme
Aluminium AlSi10Mg	Alliage de fonderie typique	Couches de 30 microns	Approximativement 119 ± 5 HBW	Peu de poids, Bonnes propriétés thermiques	Automobile, course
Alliage de nickel IN718	UNS N07718, AMS 5662, AMS 5664, W.Nr 2.4668, DIN NiCr19Fe19NbMo3	Couches de 40 microns	30 HRC Construit, post-durci 47 HRC	Résistant à la chaleur &Corrosion	Turbines, fusées, Aérospatiale
Acier inoxydable (316L)	ASTM F138	Couches de 20 microns	85 HRB	Résistant à la corrosion &Pitting	Outils chirurgicaux, Alimentation & Usines chimiques
Titane Ti-64*	ASTM F2924	Couches de 30 ou 60 microns	320 ± 15 HV5	Poids léger, Haute résistance &Résistant à la corrosion	Aérospatiale, course automobile
Titane Ti-64 ELI*	ASTM F136 Propriétés	Couches de 30 ou 60 microns	320 ± 15 HV5	Résistance à la corrosion, Biocompatibilité	Médical, biomédical, implants

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Aluminium AlSi10Mg

AlSi10Mg est un alliage de coulée typique avec de bonnes propriétés de coulée. Ce matériau est utilisé pour les pièces coulées à parois minces et à géométrie complexe. Les éléments d’alliage silicium et magnésium conduisent à une résistance et une dureté élevées. Cet alliage présente également de bonnes propriétés dynamiques et est donc utilisé pour les pièces soumises à des charges élevées. Les pièces en aluminium AlSi10Mg sont idéales pour les applications qui nécessitent une combinaison de bonnes propriétés thermiques et de faible poids.

Propriétés de l’aluminium AISi10Mg

• Haute résistance
• Dureté
• Bonnes propriétés dynamiques

Applications de l’aluminium AlSi10Mg

• Fabrication directe de prototypes fonctionnels
• Production à faible volume. Séries
• Produits ou pièces détachées
• Automobile
• Ingénierie
• Course automobile
• Aérospatiale
• Pièces prototypes pour la coulée sous pression d’aluminium

Cobalt Chrome MP1

Cobalt Chrome MP1 produit des pièces dans un supercarburant à base de cobalt, chrome et molybdène.chrome-molybdène. Cette classe de superalliage se caractérise par l’excellence de ses propriétés mécaniques (solidité/dureté), de sa résistance à la corrosion et à la température. De tels alliages sont couramment utilisés dans des applications biomédicales telles que les implants dentaires et médicaux et également pour des applications d’ingénierie à haute température telles que dans les moteurs aérospatiaux.

Cobalt Chrome MP1 Propriétés

• Augmentation de la résistance mécanique, de la résistance à la corrosion à la température &
• Amélioration des propriétés mécaniques avec l’augmentation de la température jusqu’à 500-600 °C
• Conforme à la composition chimique UNS R31538 de l’alliage CoCrMo à haute teneur en carbone
• Assure une composition sans nickel (< 0.1 % de nickel)
• Répond aux spécifications mécaniques & chimiques de la norme ISO 5832-4 & ASTM F75 pour les alliages coulés pour implants en CoCrMo

Cobalt Chrome MP1 Applications

• Applications d’ingénierie à haute température (par ex, turbines, implants médicaux)

Acier maraging MS1

L’acier maraging MS1 est un acier durcissable à la martensite. Sa composition chimique correspond à la classification américaine 18% Ni Maraging 300, européenne 1.2709 et allemande X3NiCoMoTi 18-9-5. Ce type d’acier se caractérise par une excellente résistance combinée à une haute ténacité. Les pièces sont facilement usinables avec des processus de finition CNC après le processus de construction, et peuvent être facilement post-durcies à plus de 50 HRC. Elles présentent également une excellente aptitude au polissage. Les applications de l’acier maraging comprennent l’outillage et les pièces à haute performance.

Acier maraging MS1 Propriétés

• Facilement usinable
• Durcissable par vieillissement jusqu’à environ. 54 HRC
• Bonne conductivité thermique

Applications de l’acier maraging MS1

• Moulage par injection en série pour la production à haut volume
• Applications d’outillage (par ex, moulage sous pression de l’aluminium)
• Pièces à haute performance

Acier inoxydable GP1

L’acier inoxydable GP1 est un acier inoxydable. Sa composition chimique correspond à la classification américaine 17-4, européenne 1.4542 et allemande X5CrNiCuNb16-4. Ce type d’acier se caractérise par de bonnes propriétés mécaniques, notamment une excellente ductilité à l’état traité au laser, et est largement utilisé dans diverses applications techniques. Ce matériau est idéal pour de nombreuses applications de construction de pièces telles que les prototypes métalliques fonctionnels, les produits de petite série, les produits individualisés ou les pièces de rechange.

Propriétés de l’acier inoxydable GP1

• Bonnes propriétés mécaniques
• Excellente ductilité

Applications de l’acier inoxydable GP1

• Applications d’ingénierie, y compris les prototypes fonctionnels. Prototypes
• Produits en petites séries
• Produits individualisés ou pièces détachées
• Pièces nécessitant une haute ténacité & Ductilité

Acier inoxydable PH1

Acier inoxydable PH1 est un acier inoxydable. Sa composition chimique est conforme aux compositions de 15-5 PH, DIN 1.4540 et UNS S15500. Ce type d’acier a la particularité d’avoir d’excellentes propriétés mécaniques, notamment à l’état durci par précipitation. Ce type d’acier est largement utilisé dans une variété d’applications médicales, aérospatiales et autres applications techniques nécessitant une dureté et une résistance élevées. Ce matériau est idéal pour de nombreuses applications de construction de pièces telles que les prototypes métalliques fonctionnels, les produits en petites séries, les produits individualisés ou les pièces de rechange.

Acier inoxydable PH1 Propriétés

• Très haute résistance
• Facilement trempable jusqu’à environ. 45 HRC

Applications de l’acier inoxydable PH1

• Applications d’ingénierie, y compris les prototypes fonctionnels
• Produits en petites séries

.

• Produits individualisés ou pièces de rechange
• Pièces nécessitant une haute ténacité &Dureté

Titanium Ti64

Le titane Ti64 est un alliage Ti6Al4V. Cet alliage léger courant est caractérisé par le fait qu’il possède d’excellentes propriétés mécaniques et une résistance à la corrosion combinées à un faible poids spécifique et à une biocompatibilité. La version ELI (extra-low interstitials) présente une pureté particulièrement élevée. Le titane est bon pour les applications aérospatiales et d’ingénierie, ainsi que pour les implants biomédicaux.

Propriétés du titane Ti64

• Poids léger avec une résistance spécifique élevée par densité
• Résistance à la corrosion
• Biocompatibilité
• Laser.Les pièces frittées satisfont aux exigences de la norme ASTM F1472 (pour le Ti6Al4V) & ASTM F136 (pour le Ti6Al4V ELI) concernant les impuretés maximales
• Très bonne bio-Adhésion

Applications du titane Ti64

• Aérospatiale &Applications d’ingénierie
• Implants biomédicaux

Sélectionner le meilleur matériau pour chaque méthode d’impression 3D métallique est important. Chez Fathom, notre équipe peut vous aider à sélectionner le matériau le plus approprié pour votre projet. Nous abordons ci-dessous quatre procédés d’impression 3D métal.

Le procédé d’impression 3D métal

Bien qu’il existe plusieurs catégories d’impression 3D métal, les méthodes de fabrication de base impliquent toutes la production d’une pièce en ajoutant du matériau une couche à la fois. Tout d’abord, la chambre de fabrication est remplie d’argon ou d’un autre gaz inerte. Ce gaz est utilisé pour minimiser l’oxydation du matériau métallique. Le matériau en poudre est placé sur la plate-forme de construction. Ensuite, un laser balaie une section transversale du composant et fusionne les granules ensemble afin de créer une couche. La plate-forme de construction descend d’une couche, puis une autre couche de poudre métallique est ajoutée. Le laser effectue un nouveau balayage pour créer une couche supplémentaire. Le processus se répète jusqu’à ce que la pièce soit fabriquée. Des structures de support fabriquées dans le même matériau sont utilisées pour fixer la pièce à la plate-forme de construction. L’excès de poudre est retiré de la pièce et celle-ci est traitée thermiquement. La pièce est détachée de la plateforme de construction en utilisant la découpe, l’électroérosion à fil ou l’usinage.

Les méthodes d’impression 3D en métal comprennent //

• la fusion sélective par laser (SLM) /Un laser fait fondre des couches successives de matériau métallique en poudre.
• la fusion par faisceau d’électrons (EBM) /Le même processus que le SLM, mais un faisceau d’électrons remplace le laser.
• Soudage par dépôt laser (LMD) // Une poudre métallique est déposée en couches sur un matériau de base et fusionnée sans pores ni fissures.
• Application de poudre métallique (MPA) // Les particules de poudre sont accélérées dans un gaz porteur, puis appliquées sur une couche ou un substrat préalablement imprimé à l’aide d’un jet de poudre.

Une fois qu’une pièce a été construite à l’aide de l’un des procédés d’impression 3D métallique ci-dessus, la pièce passe au post-traitement. Le post-traitement peut comprendre un certain nombre de techniques. Ces étapes comprennent l’élimination de toute poudre libre, le retrait des structures de support et le recuit thermique. La qualité de la surface peut également être améliorée par sablage, métallisation, micro-usinage ou polissage. Les trous ou les filets peuvent être créés à l’aide de l’usinage CNC.

Distinguer chaque processus d’impression 3D métallique peut être déroutant, car certains des processus sont très similaires. Voici quelques-unes des questions les plus courantes concernant la terminologie de l’impression 3D métal //

Quelle est la différence entre DMLS et SLM ? Le frittage laser direct de métal (DMLS) et la fusion laser sélective (SLM) utilisent tous deux un laser pour balayer et fusionner ou faire fondre des particules de poudre métallique afin de les lier entre elles et de créer une pièce en couches. Les deux procédés utilisent du métal sous forme de granulés et les deux méthodes sont un type d’impression 3D par fusion sur lit de poudre. La principale différence entre les deux réside dans le processus de liaison des particules. Alors que la DMLS utilise des alliages métalliques à points de fusion variables qui se lient à haute température, la SLM utilise des poudres métalliques à température de fusion unique. Le SLM et le DMLS conviennent tous deux à une utilisation industrielle et à des projets d’ingénierie.

Quelle est la différence entre le DMLM et le DMLS ? Le frittage direct par laser métallique (DMLS) et la fusion directe par laser métallique (DMLM) sont tous deux des procédés de fabrication additive qui utilisent des lasers pour faire fondre un matériau métallique en poudre afin que les particules fusionnent entre elles. Dans le procédé DMLS, le métal n’est que partiellement fondu. Dans le procédé DMLM, le matériau est entièrement fondu en un liquide, qui se solidifie ensuite lorsqu’il est refroidi. DMLS est un terme qui peut être utilisé pour décrire l’un ou l’autre de ces procédés.

Que votre projet utilise la technologie DMLS ou un autre procédé d’impression 3D métallique, vous pouvez vous attendre à une pièce de haute qualité, comparable à une pièce métallique fabriquée à l’aide de méthodes de fabrication traditionnelles. La capacité de produire des pièces solides, complexes et durables n’est que l’un des avantages de l’impression 3D métal. D’autres avantages sont à l’origine de la demande d’impression 3D métallique. Discutez dès aujourd’hui de vos options avec un expert en impression 3D métal de Fathom.

Quels sont les avantages de l’impression 3D métal ?

Lorsque vous planifiez votre projet d’impression 3D métal, il est important de garder les avantages suivants à l’esprit. Les objets imprimés en 3D en métal ont d’excellentes propriétés physiques. Ils peuvent être fabriqués par un large éventail de matériaux difficiles à traiter avec les méthodes de fabrication traditionnelles, comme les superalliages métalliques. Un produit imprimé en 3D en métal est performant, plus léger et nécessite moins de composants d’assemblage. L’utilisation de la méthode d’impression 3D en métal permet aux entreprises de produire des pièces aux géométries complexes impossibles à réaliser avec les méthodes de fabrication traditionnelles. Un nombre croissant d’industries utilisent les avantages de l’impression 3D métal pour innover et utiliser cette technologie pour un certain nombre d’applications.

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Applications d’impression 3D en métal

L’impression 3D en métal est une méthode de fabrication populaire car elle peut réduire le poids de la pièce tout en ajoutant la durabilité et la résistance. Ces caractéristiques se sont avérées avantageuses pour l’aérospatiale, la santé, la recherche et le développement, l’automobile et plus encore. La DMLS peut être utilisée pour de nombreuses applications, notamment //

• Prototypes fonctionnels
• Fabrication numérique directe
• Moules &Inserts
• Traversées
• Outillage rapide
• Pièces de rechange
• . Pièces détachées
• Coffre rigide
• Des dissipateurs thermiques &Échangeurs de chaleur

Historique de l’impression 3D métal

La technologie d’impression 3D métal existe depuis les années 1980. Cette technologie continue de progresser avec de nombreuses grandes entreprises qui aident au développement et à la commercialisation. La chronologie suivante est un résumé de l’histoire de l’impression 3D métallique //

• 1980 / / La première machine de frittage laser a été développée par le Dr Carl Deckard de l’Université du Texas. Bien que cette machine ait été utilisée pour le plastique, elle a présenté une opportunité pour l’impression 3D en métal.
• 1986 / / La technologie de stéréolithographie est inventée par Charles Hull
• 1988 / / Le frittage sélectif par laser (SLS) a été inventé par Carl Deckard et a ouvert la voie à l’introduction du DMLS.
• 1989 / / Le frittage sélectif par laser est inventé par Carl Deckard
• 1991 / / Le Dr Ely Sachs du MIT a créé le jet de liant.
• 1995 / / ExOne a obtenu une licence pour le jet de liant des matériaux métalliques.
• 1995 / / L’Institut Fraunhofer d’Allemagne a breveté la fusion du métal par des lasers. Des universités et EOS, une entreprise allemande, ont également contribué au développement de l’impression 3D en métal.
• 2012 / / Les grandes entreprises GE, HP et DM ont commencé à investir dans l’impression 3D en métal.
• 2017 – présent / / L’impression 3D en métal continue de se développer en une industrie importante et lucrative.

Autres ressources d’impression 3D métal & Références

Lisez ces autres ressources, références et articles sur l’impression 3D métal //

• Pièces de vélo en titane imprimées en 3D
• Refroidissement formel
• DMLS en aluminium, inconel ou titane – Cela en vaut-il la peine ?
• Services de fusion directe au laser des métaux
• DMLM vs. DMLS – Y a-t-il vraiment une différence ?
• Impression 3D en couleur
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• GPI Prototype construit un moteur de fusée en Inconel 718 imprimé en 3D pour SEDS à l’UCSD
• Comment fonctionne le DMLS ?
• Pièces de guitare imprimées en 3D
• Services de fabrication additive en métal

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