Rendre les alliages de titane plus forts-Cinq technologies d'impression 3D en métal grand public

Aujourd'hui, avec le développement rapide de la technologie, l'impression 3D en métal, qui offre des avantages tels que la fabrication à court terme, la production à la demande et le prototypage rapide, transforme de nombreuses impossibilités en réalités.

Actuellement, les technologies d'impression 3D sur le métal grand public sur le marché comprennent les cinq suivantes: frittage laser sélectif (SLS), jet de nanoparticules (NPJ), fusion laser sélective (SLM), mise en forme nette d'ingénierie au laser (LENS) et fusion sélective par faisceau d'électrons (EBSM). Vous trouverez ci-dessous une introduction aux principes de fonctionnement de base de ces cinq technologies d'impression 3D en métal.

1. SLS-frittage laser sélectif

Principe de travail:Une couche de matériau en poudre est pré-étalée sur la plate-forme de travail. Le laser, commandé par un ordinateur, fait passer la poudre dans la partie solide en fonction des informations de contour de la couche. Ce processus se répète cycliquement, construisant l'objet couche par couche.

SLS utilise un laser infrarouge comme source d'énergie, et les matériaux utilisés sont principalement de la poudre. Pendant le traitement, la poudre est préchauffée juste en dessous de son point de fusion, puis étalée à plat par un rouleau. Le faisceau laser, contrôlé par un ordinateur, émet sélectivement la poudre en fonction des informations transversales de la couche. Après avoir terminé une couche, la suivante est frittée, répétant ce processus jusqu'à ce que la partie 3D soit formée. Enfin, la poudre non frittée est récupérée et la partie formée est retirée.

Cette méthode est connue pour son processus de fabrication simple, sa grande flexibilité, sa large sélection de matériaux, son faible coût des matériaux, son utilisation élevée des matériaux et sa vitesse de formage rapide. Il est principalement utilisé dans l'industrie de la coulée et peut être directement utilisé pour la fabrication rapide de moules.

2. NPJ-NanoParticule Jetting

Principe de travail:Le métal est d'abord chargé dans l'imprimante 3D sous forme liquide. Pendant l'impression, un liquide contenant des nanoparticules métalliques est projeté pour former la forme. L'excès de liquide est ensuite évaporé par chauffage, laissant les pièces métalliques, qui sont finalement frittées à basse température pour compléter la formation.

Cette méthode peut utiliser des têtes d'impression à jet d'encre ordinaires comme outils et ne nécessite pas de force externe pour retirer les structures de support, car elles sont fondues. Théoriquement, cela permet un ajout illimité, donnant aux concepteurs une plus grande liberté. Outre les métaux, les percées de la technologie céramique ont étendu ses applications à la dentisterie, à la médecine et à des domaines industriels spécifiques.

3. fusion laser sélective SLM-

Principe de travail:Un faisceau laser à haute énergie fait fondre la poudre d'alliage métallique sur la section transversale bidimensionnelle du modèle 3D tranché, impression couche par couche de bas en haut pour créer des pièces métalliques avec n'importe quelle structure complexe et presque 100% densité.

SLM utilise principalement des logiciels de CAO pour concevoir des modèles 3D, les exportant dans un format reconnaissable par un logiciel de tranchage. Le modèle est ensuite tranché et des structures de support ajoutées, avec des données transversales du modèle obtenues. Le logiciel de planification de chemin traite les données de contour pour générer des chemins de numérisation, qui sont importés dans la machine SLM. Le système de contrôle de la machine dirige le faisceau laser pour faire fondre sélectivement la poudre d'alliage métallique couche par couche en fonction du chemin de balayage, formant des pièces métalliques 3D denses.

Les avantages de SLM incluent une utilisation élevée des matériaux, des dimensions précises des pièces métalliques et une liberté de conception. Ses limites sont les coûts élevés des composants d'équipement, l'incapacité de réaliser la production de masse et les poudres d'alliage métallique non standard requises pour le traitement. Par conséquent, le SLM est principalement utilisé dans les domaines aérospatial et biomédical et pour la fabrication de composants métalliques précieux ou difficiles à traiter comme le titane et les alliages de nickel.

4. LENS-Mise en forme du filet d'ingénierie au laser

Principe de travail:Le modèle CAO 3D de la pièce est découpé en couches, obtenant les données de contour bidimensionnelles. Les données de contour sont ensuite converties en trajectoire de mouvement de la table de travail CNC. La poudre métallique est introduite à une certaine vitesse dans la zone de mise au point laser, où elle est rapidement fondue et solidifiée, construisant la pièce couche par couche en une pièce métallique 3D en forme de filet proche.

LENS permet la fabrication sans forme de pièces métalliques, les pièces résultantes ayant des microstructures denses et des propriétés mécaniques élevées. Il est capable de fabriquer des pièces de matériau hétérogènes et à gradient, ainsi que de traiter des métaux à haute résistance comme les alliages de titane.

5. Fonte sélective du faisceau d'électrons EBSM

Principe de travail:Le modèle CAO 3D est d'abord découpé en couches et les données discrètes résultantes sont entrées dans le système de formation. Le système de formation préchauffe le matériau et le faisceau d'électrons, guidé par les données CAO, fait fondre la couche de poudre pré-étalée sur la plate-forme de travail. Après le traitement d'une couche, la plate-forme de travail s'abaisse d'une épaisseur de couche et la couche suivante de poudre est étalée et fondue. Ce processus se répète jusqu'à ce que la partie 3D soit formée.

La technologie EBSM offre une vitesse de traitement rapide, une efficacité énergétique élevée, une faible contamination par le vide, une faible contrainte résiduelle dans les composants et aucun problème de réflexion. Il est particulièrement adapté à la formation directe de matériaux métalliques réactifs, réfractaires et cassants, avec de larges perspectives dans les domaines aérospatial, biomédical, automobile et de la fabrication de moules.

Perspectives de la technologie d'impression 3D en alliage de titane

Avec le développement de la technologie d'impression 3D, l'impression 3D en alliage de titane trouvera des applications dans divers aspects des matériaux d'ingénierie. L'impression 3D en alliage de titane évoluera forcément vers une production plus complexe, de haute précision, à grande échelle et à faible coût. Dans le même temps, la technologie d'impression 3D sera appliquée dans divers domaines, accélérant la production, favorisant le développement rapide de la fabrication et stimulant considérablement la vitesse de croissance économique en Chine.