Composants en poudre et lumière laser

Article du 30 novembre 2018  

Laserschmelzen

Fabriquer des composants couche après couche avec le laser, au lieu de les forger ou couler : une tendance toujours plus forte dans l’industrie. La production dite additive étaient longtemps utilisée surtout pour fabriquer des prototypes. À présent, Festo fabrique pour la première fois un composant série en aluminium.

De la poudre ruisselle dans des arbres sur une plaque, jusqu’à obtenir une couche continue et uniforme. Un laser brillant venant du haut fait fondre la poudre à certains endroits, pour qu’elle devienne une unité. De la poudre est ajoutée et le processus recommence : voici comment se forme un nouveau composant en production additive. Depuis les années 1980, le procédé est utilisé dans l’industrie, à l’origine uniquement avec des matières plastiques. De nos jours, on utilise encore d’autres matières, tel l’aluminium.

Une bonne préparation est indispensable

Le point de départ de chaque composant est constitué par une conception CAO que réalise sur ordinateur le client ou le concepteur. Avant que ne commence la production, le modèle CAO est placé et orienté dans l’espace de fabrication de l’installation de production additive (imprimante 3D). La production vérifie quelle position convient le mieux à la géométrie du composant.

La disposition ultraprécise dans l’espace de fabrication est très importante lorsqu’on utilise un métal. Cette matière nécessite des constructions de support pour empêcher qu’il ne se déforme – par exemple par le rabattement des côtés. Ces supports doivent pouvoir être retirés mécaniquement après la production additive. Aussi est-il judicieux pour les composants série d’adapter l’orientation des composants avant la construction.

Un composant imprimé en aluminium dans l’espace de fabrication : Les supports en nids d’abeilles et la plaque de substrat, sur laquelle le composant est soudé, sont retirés manuellement après l’impression
Un composant imprimé en aluminium dans l’espace de fabrication : Les supports en nids d’abeilles et la plaque de substrat, sur laquelle le composant est soudé, sont retirés manuellement après l’impression

Une fabrication couche par couche

Une fois la bonne position trouvée, l’imprimante 3D peut commencer son travail. Une plaque en aluminium – dite de substrat – est introduite dans l’espace de fabrication, vissée et chauffée à env. 170 degrés. Ensuite, un système de revêtement va et vient sur la plaque et applique la poudre d’aluminium que le laser fait fondre aux endroits indiqués par le modèle CAO. Une couche a une épaisseur d’env. 50 µm – semblable à celle d’un cheveu humain.

À la fin du processus de fabrication, l’espace de fabrication est entièrement rempli de poudre. Il renferme les composants finis. À l’aide d’une ventouse, l’utilisateur aspire la poudre en vrac. La poudre est renvoyée dans un récipient et pourra être réutilisée pour la production suivante. Ensuite, l’utilisateur extrait la plaque de substrat avec le composant. Au cours des étapes suivantes, les composants sont nettoyés, séparés de la plaque de substrat, les structures de support retirées et, le cas échéant, des endroits importants retouchés par exemple par fraisage CNC – le nouveau composant est terminé.

L’imprimante 3D qui permet de réaliser les composants en aluminium
L’imprimante 3D qui permet de réaliser les composants en aluminium

Premier composant série chez Festo

Depuis peu, les conduites d'air comprimé pour le passage de l'énergie dans le vérin oscillant à piston DRRD de Festo sont fabriquées avec de l’aluminium en composant série. Le vérin oscillant est utilisé notamment pour des tâches de préhension corrélées à une rotation – par exemple pour saisir un praliné d’une bande transporteuse et le tourner et le placer dans son emballage sur une autre bande transporteuse. Le passage de l'énergie contribue à ce que les canaux d’air et d’autres câbles passent à l’intérieur du vérin oscillant. Ainsi, ils ne s’enroulent pas autour du vérin à l’extérieur et ne le gênent pas pour tourner. D’autres composants sont prévus avec le procédé de production additive.

La conduite d'air comprimé pour le passage de l'énergie dans le vérin oscillant à piston DRRD est le premier composant série que Festo réalise de façon additive avec de l’aluminium
La conduite d'air comprimé pour le passage de l'énergie dans le vérin oscillant à piston DRRD est le premier composant série que Festo réalise de façon additive avec de l’aluminium

Le travail d’une imprimante 3D :