Le titane est un élément qui a une sous-couche d partiellement remplie. Scientifiquement, cela signifie que le titane a son orbite d’électrons la plus externe qui n’est pas remplie à pleine capacité.
Et qu’est-ce que cela implique ? Le titane peut se lier à d’autres éléments en partageant leurs électrons. Et qu’est-ce que cela implique concrètement ?
Que le Titane puisse bien jouer avec d’autres, surtout avec certains ions, il peut obtenir une charge électrique. L’autre caractéristique du titane est qu’il a une faible densité et une résistance élevée.
Ainsi, il peut contenir beaucoup sans s’enliser par son propre poids. Et ce qui différencie également le titane des autres, c’est qu’il résiste à la corrosion dans l’eau salée et le chlore.
En imprimant en 3D des pièces en titane et des prototypes fonctionnels, vous pouvez vous attendre à des produits plus résistants.
Le processus appliqué pour l’impression 3D du titane est également connu sous le nom de frittage laser direct de métal. Il s’agit d’un procédé de fabrication additive métallique qui a été développé en Allemagne.
Dans cet article, vous étudierez en profondeur ce processus. Mais une chose pour un débutant que vous devez savoir sur ce processus est sa construction sur les principes de base de l’impression 3D. Voici le guide d’achat des meilleures imprimantes 3D Titanium de 2020.
Et jusqu’à présent, cette technologie a été utilisée pour la création d’articles de bijoux en titane, de pièces mécaniques pour vélos et d’autres équipements de transport.
Frittage laser direct des métaux
C’est l’une des rares technologies d’impression 3D qui permet de créer directement une pièce métallique ou un prototype fonctionnel à partir de son modèle informatique 3D. Le repos nécessite des structures de support pour l’impression 3D Titanium.
Le frittage laser direct des métaux est une avancée dans la technologie de fabrication appelée métallurgie des poudres.
Cette technique utilise une technologie mature de moulage de métal dans laquelle la chaleur et la pression sont utilisées pour former des pièces métalliques en poudre et des prototypes fonctionnels tels que le titane.
Comme mentionné ci-dessus, le matériau de travail pour ce processus est le titane car nous imprimons en 3D du titane.
Mais ce n’est pas sous forme solide, c’est plutôt sous forme de poudre.
La taille exacte des particules métalliques fabriquées est de 20 à 40 micromètres. Ce qui limite la résolution des détails de la pièce finale ou du prototype fonctionnel et même en produit une meilleure, c’est la taille des particules et la limite de forme.
La hauteur de couche et la taille du spot laser sont d’autres limites de résolution dans cette technologie
. Comme d’autres procédés d’impression 3D, le modèle en frittage laser direct de métal est également divisé en de nombreuses couches fines, qui sont ensuite imprimées une par une pour construire la pièce finale ou le prototype fonctionnel.
La taille maximale de la poudre métallique utilisée correspond approximativement aux hauteurs de couche imprimables.
Comment fonctionne le processus d’impression 3D Titanium ?
Le frittage laser direct des métaux suit la séquence de processus de base pour la plupart des technologies d’impression 3D. Vous devez avoir un modèle que vous découpez ensuite et imprimez couche par couche en une pièce ou un prototype fonctionnel.
Une fois qu’un modèle 3D a été créé et découpé avec le logiciel de découpage approprié, le code nécessaire à l’imprimante pour fabriquer la pièce ou le prototype fonctionnel est ensuite fourni à l’imprimante.
C’est en fait à ce moment-là que le processus physique de l’impression 3D du titane commence. La première étape se produit avec un remplissage de la trémie de l’imprimante DMLS avec la poudre métallique souhaitée.
Ici, les éléments chauffants de l’imprimante amènent la poudre à une température proche de la plage de frittage de l’alliage. Ce que l’imprimante utilise pour protéger la poudre chauffée est le gaz inerte, ce gaz protège également la pièce au fur et à mesure de sa fabrication.
L’étape de fabrication du titane d’impression 3D commence par la distribution d’une fine couche de poudre métallique sur la plate-forme de fabrication.
Une fois cela fait, le laser commence alors son chemin pour cette couche, frittant sélectivement la poudre en une pièce solide ou un prototype fonctionnel.
La séquence de distribution d’une couche et de frittage se poursuit jusqu’à l’achèvement de la pièce. Une fois la pièce refroidie, la poudre métallique lâche environnante est retirée de l’imprimante.
Les dernières étapes incluent la suppression du support ainsi que tout post-traitement nécessaire. Les pièces DMLS peuvent être traitées comme des pièces métalliques produites par le travail des métaux conventionnel pour un traitement ultérieur.
Cela peut inclure l’usinage, le traitement thermique ou la finition de surface. Ces étapes de processus sont partagées avec SLM, juste avec la puissance du laser augmentée pour « fondre ».
Pourquoi l’impression 3D Titanium est différente de l’impression 3D avec d’autres matériaux ?
Les considérations et les préparations requises pour l’impression 3D du titane sont plus importantes que les autres alliages métalliques en raison de sa résistance et d’autres propriétés physiques.
Tout autre métal ou ses alliages, en particulier les plus populaires, peuvent être filés sur des bobines de filaments et utilisés comme des matériaux d’impression 3D traditionnels tels que le PLA ou l’ABS, mais pas le titane.
Ce dont le titane a besoin, c’est d’un équipement d’impression 3D complètement différent. Plus précisément, les lasers. On peut soutenir que le titane est un métal dans plus que le sens littéral.
Pour intégrer le titane dans vos projets d’impression 3D, vous devez utiliser un processus de fabrication de métal additif appelé frittage direct de métal que nous avons déjà vu ci-dessus.
Le processus de conception n’est pas différent de celui de votre programme de dessin assisté par ordinateur habituel. En fait, vous pouvez utiliser n’importe quel programme de conception 3D qui vous convient tant qu’il est compatible avec l’imprimante 3D en titane – et la plupart le sont.
La plupart des imprimantes qui impriment en 3D le titane acceptent les mêmes extensions de fichier de conception que les imprimantes 3D standard, donc la seule partie dont vous devez vous soucier ici est de faire en sorte que votre conception corresponde à votre imagination.
Existe-t-il une autre méthode en dehors du DMLS avec laquelle l’impression 3D de titane peut avoir lieu ?
Plus récemment, une technique appelée fusion par faisceau d’électrons (EBM) a gagné du terrain. L’un de ses pionniers et principaux développeurs est Arcam, qui fait partie de GE Additive.
Vous pouvez dire par le nom que la principale différence entre le DMLS et l’EBM est la source d’alimentation : les lasers contre les faisceaux d’électrons, c’est-à-dire les photons contre les électrons. Sinon, il est toujours capable d’imprimer du titane en 3D. En règle générale, la production d’énergie par le processus EBM est supérieure à celle du DMLS.
EBM offre plusieurs avantages :
- Moins de défauts internes, résultant en de bonnes propriétés matérielles.
- Notamment de meilleures propriétés de fatigue et des contraintes résiduelles minimales dues à une température de processus élevée.
- Peu de déchets, la quasi-totalité de la poudre en excès étant recyclable.
Le principal avantage du DMLS réside dans son épaisseur de couche plus fine (typiquement 20-40 m, contre 50-70 m pour l’EBM). Il en résulte une finition plus lisse, qui peut être pertinente à la fois pour l’esthétique et la fonction.
EBM a récemment fait la une des journaux pour avoir battu le record de la plus grande pièce imprimée en 3D en titane jamais réalisée.
D’un peu plus de 1200 cm de diamètre, l’objet en question était un dôme destiné à boucher un réservoir de carburant et a mis le géant de l’aérospatiale Lockheed Martin à remporter le prix.
Avantages de l’impression 3D Titane
Spécifique, mais complet
Pour tous ceux qui qualifient le processus d’impression du titane de très particulier que les autres métaux car il nécessite une machine spécifique, une machine DMLS fait tout sauf concevoir votre produit pour vous.
C’est une facilité que vous n’avez pas nécessairement avec d’autres métaux. Cette qualité rend l’impression 3D avec du titane idéale pour la production de prototypes et de pièces de test.
Quiconque a de l’expérience dans le prototypage et les pièces de test sait combien de temps il peut vous faire gagner à long terme. En dehors de cela, les machines DMLS produisent des objets imprimés en 3D sans aucune exigence d’outillage particulier.
Ainsi, contrairement à d’autres imprimantes, vous n’avez pas à vous soucier d’équipements ou de processus supplémentaires lorsque vous effectuez votre impression. Ce n’est pas seulement un gain de temps, mais vous permet également d’économiser beaucoup plus sur la maintenance.
Les détails sont servis dans l’imprimé
Le processus de DMLS garantit de vous fournir les meilleurs détails que vous obtiendrez de tout autre processus d’impression 3D. Toutes les couches sont facilement disposées les unes sur les autres et la découpe laser ou par faisceau d’électrons est beaucoup plus précise que les extrudeuses d’impression 3D traditionnelles.
C’est ce qui explique tous les petits détails qui nécessitent autrement beaucoup de finesse. Des éléments florissants à votre conception peuvent être facilement ajoutés, ce qui aurait pu être impossible à ajouter autrement sans le soutenir avec une sorte de structure.
C’est également une excellente nouvelle pour les industries qui dépendent de pièces de petite et moyenne taille et qui exigent qu’elles soient facilement disponibles et précises. Quelques exemples de ces industries sont les constructions dentaires, médicales et aérospatiales.
Les prototypes peuvent être facilement fabriqués
Les avantages de l’impression 3D de titane sont facilement disponibles. Et la meilleure partie est de modifier n’importe quel modèle ou n’importe quelle sorte de réplication pour essayer de le déchirer en lambeaux, ce n’est pas fait de manière rentable comme dans d’autres technologies.
Mais c’est exactement là que les prototypes entrent en jeu. On peut dire que vous ne pourrez pas imprimer des pièces en titane à l’échelle industrielle, mais ce que vous pourrez imprimer sera exactement ce dont vous avez besoin pour voir si quelque chose doit être ajusté avant d’imprimer la pièce réelle ou le prototype fonctionnel.
Et cela vous fera économiser tellement de temps et d’argent que vous vous demanderez pourquoi vous n’avez pas ajouté cette étape à votre routine plus tôt.
Inconvénients de l’impression 3D avec du titane
Cher par rapport à d’autres techniques
L’étiquette chère n’entre pas dans l’achat de ce métal ou le coût d’impression de celui-ci. Il est préférable d’acheter une machine DMLS nécessaire à l’impression 3D de titane.
Une machine DMLS vous coûtera plus cher qu’une voiture de niveau intermédiaire car son prix de marché commence à environ 25 000 $ pour un débutant. Ainsi, l’impression 3D de titane n’est sans doute pas recommandée pour un débutant dans l’impression 3D ou pour quelqu’un qui s’efforce encore d’expérimenter des idées d’impression 3D.
Tout ce qu’il est conseillé, c’est de quelqu’un qui est si sûr de la technologie et qui est prêt à construire une entreprise à long terme avec elle.
Il y a aussi un bon côté à cela : les machines DMLS sont autonomes, donc une fois que vous avez acheté la configuration initiale, vous êtes prêt jusqu’à ce que vous ayez besoin de plus de matériau en titane pour imprimer.
Des erreurs spécifiques sur l’axe Z de l’imprimante DMLS doivent être prises en compte
Ce problème survient parce que les machines DMLS manipulent les couches, il est donc plus facile pour vous, en tant qu’utilisateur, de faire des erreurs pour apparaître dans l’axe Z qu’avec les extrudeuses d’imprimantes 3D traditionnelles.
La technologie est par ailleurs excellente pour garder l’attention sur les détails sur l’axe X et l’axe Y. Mais il y a une petite incertitude sur le mouvement de hauteur de couche et la façon dont il se manifeste évidemment.
La résolution de ce problème peut être effectuée en concevant soigneusement et en gardant un œil sur la machine DMLS pendant qu’elle imprime. Donc, comme la règle va avec un autre processus d’impression 3D, si vous voyez quelque chose commencer à mal, arrêtez l’imprimante et réajustez.
Imperfections liées au lissé de surface
Nous savons maintenant que le titane est un alliage lisse avec lequel travailler. Mais comme les machines DMLS impriment avec précision, il peut être difficile de remarquer une minuscule imperfection de surface.
Bien que cela ne causera pas de problèmes plus tard dans la chaîne si vous imprimez en 3D du titane comme première étape. Mais cela ne signifie pas non plus nécessairement que vous devez réimprimer car l’imperfection est suffisamment petite dans la zone. Et c’est sans doute négligeable.
La conclusion
L’autre façon d’imprimer du titane en 3D consiste à commander des services d’impression 3D en ligne. Oui, c’est possible, simple et très abordable.
Tout ce que vous avez à savoir ici est le fichier de conception de la pièce ou du prototype fonctionnel que vous souhaitez imprimer, que vous souhaitez imprimer avec du Titane et le pourcentage de remplissage pour une visibilité minimale des couches.
Et vous avez terminé. Parce que ce sont tous les détails que n’importe quel site Web vous demanderait avant de passer votre commande dessus.
Impression 3D Le titane est un service d’impression 3D que tous les sites Web ne vous proposeront pas car c’est un métal rare et cher. Bien qu’il existe des entreprises qui fabriquent leurs propres poudres métalliques et fournissent également un service d’impression 3D.
Pour ces entreprises, il est facile d’offrir cette facilité à leur consommateur. Sinon, les fournisseurs de services d’impression 3D normaux fournissent l’impression 3D avec d’autres matériaux courants mais pas le titane. Tout le meilleur pour l’impression 3D de vos pièces en Titane ou prototypes fonctionnels.
