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Les procédés de la fabrication additive

Written by Ben Redwood

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The Additive Manufacturing Process

Introduction

La fabrication additive (parfois appelée prototypage rapide ou impression 3D) est une méthode de fabrication dans laquelle des couches d'un matériau sont superposées pour créer un objet solide. Bien qu'il existe de nombreuses technologies d'impression 3D différentes, cet article se concentrera sur le processus général, de la conception à la pièce finale. Que la pièce finale soit un prototype rapide ou une pièce fonctionnelle, le processus général ne change pas.

De la conception initiale de CAO à la pièce imprimée en 3D, la fabrication additive suit une série logiques d'étapes

Processus de la fabrication additive

1. CAD

La production d'un modèle numérique est la première étape du processus de fabrication additive. La méthode la plus courante pour produire un modèle numérique est la conception assistée par ordinateur (CAO). Il existe une large gamme de logiciels CAO gratuits et professionnels compatibles avec la fabrication additive. La rétro-ingénierie peut également être utilisée pour générer un modèle numérique par numérisation 3D.

Il existe de nombreuses considérations de conception qui doivent être évaluées lors de la conception en vue de la fabrication additive. Elles portent généralement sur les limites géométriques des éléments et sur les exigences en matière de support ou de trous d'échappement et varient selon la technologie.

Modélisation de CAO en Fusion 360

2. Conversion STL et manipulation de fichiers

Une étape critique du processus de fabrication additive qui diffère de la méthode de fabrication traditionnelle est la nécessité de convertir un modèle CAO en fichier STL (stéréolithographie). Le fichier STL utilise des triangles (polygones) pour décrire les surfaces d'un objet. Un guide sur la conversion d'un modèle CAO en fichier STL se trouve ici. Il y a plusieurs limites à prendre en compte avant de convertir un modèle en fichier STL, notamment taille physique, étanchéité et nombre de polygones.

Une fois qu'un fichier STL a été généré, le fichier est importé dans un programme de découpage en couches. Ce programme prend le fichier STL et le convertit en G-code. Le G-code est un langage de programmation de commande numérique (CN). Il est utilisé dans la fabrication assistée par ordinateur (FAO) pour contrôler les machines-outils automatisées (y compris les machines CNC et les imprimantes 3D). Le programme de découpage permet également au concepteur de personnaliser les paramètres de construction, notamment les supports, l'épaisseur de couche, et l'orientation de la pièce.

Utilisation du programme slicer Preform pour insérer le support et préparer un modèle pour l'impression

3. Impression 3D

Les machines d'impression 3D sont souvent composées de nombreuses petites pièces complexes. Un entretien et un étalonnage corrects sont donc essentiels pour produire des pièces imprimées précises. À ce stade, la matière d'impression est également chargée dans l'imprimante. Les matières premières utilisées dans la fabrication additive ont souvent une durée de vie limitée et nécessitent une manipulation soigneuse. Si certains procédés permettent de recycler la matière de construction excédentaire, la réutilisation répétée peut entraîner une réduction des propriétés des matériaux s'ils ne sont pas remplacés régulièrement.

La plupart des machines de fabrication d'additifs n'ont pas besoin d'être contrôlées après le début de l'impression. La machine suivra un processus automatisé et les problèmes ne se posent généralement que lorsque la machine est à court de matière ou qu'il y a une erreur dans le logiciel. Une explication sur la façon dont chacun des différents imprimeurs de fabrication additive produisent des pièces peut être trouvée ici.

Impression 3D après avoir été retirée de l'imprimante avant l'étape de post-traitement avec le support toujours attaché

4. Récupération des pièces imprimées

Pour certaines technologies de fabrication additive, la récupération des pièces dans la cuve de fabrication est aussi simple que la séparation de la partie imprimée de la plate-forme de construction. Pour d'autres méthodes d'impression 3D plus industrielles, la récupération d'une pièce est un processus très technique impliquant une extraction précise de la pièce alors qu'elle est encore encastrée dans le matériau de construction ou fixée à la plaque de construction. Ces méthodes nécessitent des procédures de retrait compliquées et des opérateurs de machines hautement qualifiés, ainsi que des équipements de sécurité et des environnements contrôlés.

Enlever le support d'une impression SLA

5. Post-traitement

Les procédures de post-traitement varient encore une fois en fonction de la technologie de l'imprimante. Le procédé SLA exige que la pièce durcisse sous UV avant d'être manipulée, les pièces métalliques doivent souvent être détendues dans un four alors que les pièces issues du procédé FDM peuvent être manipulées immédiatement. Pour les technologies qui utilisent un support, celui-ci est également retiré lors du post-traitement. La plupart des matériaux d'impression 3D peuvent être poncés et d'autres techniques de post-traitement, comme le polissage en tambour, le nettoyage à l'air comprimé, le polissage et la coloration, sont mises en œuvre pour préparer une pièce imprimée à son utilisation finale.

Un porte-cartes de visite fabriqué avec la fabrication additive

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