L’aluminium est l’un des divers matériaux avec lesquels l’impression 3D s’attache. Nous connaissons tous l’aluminium comme l’un des métaux les plus utiles pour la fabrication d’objets que nous utilisons dans notre vie quotidienne.
L’aluminium est utilisé pour fabriquer des produits variés tels que des canettes, des feuilles, des ustensiles de cuisine, des cadres de fenêtre, des fûts de bière et des pièces d’avion.
Et, il ne fait aucun doute que l’impression 3D en aluminium offrira plus de place à l’innovation par rapport à la fabrication utilisant des méthodes traditionnelles.
Et cela en raison des avantages inhérents à la technologie d’impression 3D, tels que la personnalisation de masse, la fabrication légère, la précision des niveaux dimensionnels, une plus grande efficacité et bien plus encore.
Dans cet article, nous allons principalement cibler l’exploration des différentes astuces associées à l’impression 3D Aluminium. Mais d’abord, nous aimerions établir le fait qu’il est possible d’imprimer en 3D des pièces en aluminium.
Et si vous ne nous croyez pas, il vous suffit de vous rendre sur les sites des prestataires d’impression 3D tels que Sculpteo, i.materialise ou 3D Hubs et de commander immédiatement des pièces en aluminium imprimées en 3D.
La question est donc : quelle technologie d’impression 3D peut aider à créer des pièces en aluminium ? Et y a-t-il quelques conseils avec lesquels des pièces en aluminium de la qualité souhaitée peuvent être fabriquées ? Vous obtiendrez des réponses à ces questions dans notre article. Excité? Commençons.
Quelle technologie d’impression 3D peut créer des pièces en aluminium ?
Pour fabriquer des pièces 3D en aluminium, vous devez principalement utiliser la technologie d’impression 3D DMLS, qui est une forme abrégée de frittage laser direct en métal.
Il s’agit d’une technologie d’impression 3D qui a été développée par la société EOS fabriquant des imprimantes 3D basée à Munich, en Allemagne. La première imprimante 3D EOS EOSINT M250 est arrivée sur le marché de l’impression 3D en 1995.
L’autre technologie est communément appelée SLM, l’abréviation de Selective Laser Melting. Le mérite du développement de la technologie d’impression 3D SLM est attribué à l’Institut Fraunhofer ILT d’Aix-la-Chapelle, en Allemagne.
Souvent, ces deux technologies sont interprétées à tort comme une seule technologie d’impression 3D, ce qui n’est pas vrai. Et vous le saurez dans quelques temps, comment ?
Qu’est-ce que la technologie d’impression 3D DMLS ?
Une fois que le modèle 3D de l’objet que vous souhaitez fabriquer est découpé et envoyé à l’imprimante 3D, comme tout autre processus d’impression 3D, le DMLS commence également.
- Étape 1: Le processus commence par le remplissage de la trémie de l’imprimante DMLS avec la poudre de métal souhaitée, qui, lors de l’impression 3D, serait bien sûr de l’aluminium. Les éléments chauffants fixés à l’intérieur de l’imprimante feront leur travail pour rapprocher la poudre d’aluminium de la plage de frittage. De plus, en effectuant ce travail, les imprimantes DMLS utiliseront du gaz inerte. Cela protégerait la poudre chauffée pendant le processus de construction de la pièce.
- Étape 2: La construction d’un objet commence par l’étalement d’une fine couche de poudre métallique d’aluminium sur la plate-forme de construction de votre imprimante 3D DMLS. Il est maintenant temps pour le laser de faire son devoir de frittage sélectif de la poudre d’aluminium en un solide. L’épandage de poudre ainsi que le frittage se poursuivent par couches jusqu’à ce que la pièce complète soit construite.
- Étape 3: Une fois la pièce complètement construite, elle est laissée à refroidir, puis le matériau en vrac entourant la poudre métallique d’aluminium est retiré de l’imprimante. La dernière étape implique l’enlèvement du matériau de support et le reste du travail de post-traitement.
Il s’agit d’une méthode basique d’impression 3D de l’aluminium via la méthode de frittage laser direct en métal. Passons maintenant en revue les bases de la fusion laser sélective pour savoir comment les pièces en aluminium sont fabriquées à travers elle.
Qu’est-ce que la technologie d’impression 3D SLM ?
Le DMLS et le SLM appartiennent tous deux à la catégorie de l’impression 3D par fusion sur lit de poudre, mais sont différents les uns des autres.
- Étape 1: La chambre remplie de poudre métallique d’aluminium est répartie sur le substrat ou la plaque de construction d’une imprimante 3D SLM en couches très minces par une lame de revêtement.
- Étape 2: Une source laser de haute puissance commence à fusionner une tranche 2D du modèle en faisant particulièrement fondre le matériau en aluminium. La plaque de construction de l’imprimante commence alors à s’abaisser de la hauteur d’une couche tandis que la coucheuse étale finement une autre couche de poudre fraîche sur sa surface. Le même processus est répété jusqu’à ce que vous ayez la pièce finie.
- Étape 3: Ce processus complet est effectué dans une atmosphère contrôlée à l’intérieur de l’imprimante 3D SLM. Une fois la pièce complètement construite, elle peut être retirée de votre imprimante 3D SLM. Les pièces fabriquées doivent être retirées de la plaque de construction, ce qui est souvent fait à l’aide de la scie à ruban. Après quoi, vous devez retirer les structures de support utilisées dans ce processus. Parfois, lorsque le matériau de support est fabriqué à partir du matériau de la pièce, le processus de retrait peut être difficile et prendre du temps.
- Étape 4: Les pièces frittées sont souvent connues pour avoir une finition rugueuse à cause de laquelle vous devez effectuer un post-traitement. Il est communément connu d’usiner des pièces pour obtenir des tolérances fines ainsi que pour finir des caractéristiques, des surfaces et des trous fins.
C’est l’autre méthode avec laquelle vous pouvez imprimer en 3D des pièces en aluminium. Et la différence entre celui-ci et le DMLS est que le SLM fait fondre l’aluminium tandis que le DMLS le fusionne ou le fritte.
Passons maintenant en revue l’un des matériaux couramment utilisés pour la fabrication de pièces ou de prototypes fonctionnels liés à l’aluminium.
Qu’est-ce qu’AlSiMg0.6 ?
Cet alliage d’Aluminium est utilisé par le prestataire d’impression 3D Sculpteo pour l’impression 3D d’Aluminium. Les objets imprimés en 3D avec ce matériau sont composés à 90 % d’aluminium, à 7 % de silicium et à 0,6 % de magnésium.
Le matériau présente de bonnes propriétés mécaniques utilisables pour la réalisation de pièces soumises à de hautes tensions. Il est durable et léger et a une composition qui le rend très approprié pour le moulage. AlSiMg0.6 est couramment utilisé dans les fonderies pour les objets fins et les géométries complexes.
L’aluminium est un matériau fondu à très haute température, et la fabrication additive métallique nécessite une grande maîtrise technique pour la pré-étude des effets thermiques et mécaniques avant l’impression 3D.
De plus, elle nécessite une excellente connaissance des techniques de finition pour la réalisation de l’objet. En imprimant en 3D l’Aluminium, vous pouvez imprimer des pièces qui ont souvent le plus de succès dans des projets où l’impression 3D est pleinement justifiée car c’est la meilleure méthode de production, par rapport à d’autres techniques de fabrication.
A noter surtout que l’impression 3D Aluminium est souvent avantageuse pour la fabrication :
- Conceptions complexes/géométries câblées/mécanismes non démontables
- Augmentation de la vitesse de production et réduction du temps d’assemblage
- En faisant de courts trajets
- Optimisation de la topologie/réduction du poids
- Personnalisation de masse
- Production à distance
Quelles sont les applications de l’aluminium d’impression 3D ?
La base utilisée dans l’impression 3D d’aluminium est une poudre d’aluminium qui est frittée à l’aide d’une source laser haute puissance.
Les modèles imprimés en aluminium sont connus pour avoir des caractéristiques telles qu’être très solides, précis et des détails de manipulation de 0,25 mm.
L’aluminium imprimé en 3D est souvent utilisé pour des pièces entièrement fonctionnelles ainsi que des pièces de rechange et convient également à l’impression de bijoux.
De plus, certains aluminiums tels que celui d’i.materialise sont disponibles dans une finition grise naturelle qui diffère légèrement de l’aluminium traditionnel, brillant et fraisé – il est légèrement plus gris et plus mat.
Comment concevoir une excellente impression 3D en aluminium ?
Lors de la conception d’un modèle 3D avec de l’aluminium, il existe des règles de base, des conseils et des astuces qui, s’ils étaient pris en compte, vous seraient extrêmement bénéfiques.
L’épaisseur de paroi minimale de la pièce ou du prototype fonctionnel que vous fabriquez avec de l’aluminium doit être de 1 mm d’épaisseur de paroi-3d-print.
Dans les scénarios où vous souhaitez avoir de petits détails sur votre impression, l’aluminium est un bon matériau pour le faire. De plus, les technologies DMLS et SLM permettent un niveau de détail très fin, même aussi petit que 0,25 mm.
Mais en plus, notez que, si vos détails consistent en du texte gravé ou en relief, vos lettres auront besoin d’une épaisseur de trait minimale de l’ordre de 0,4 mm, d’une hauteur minimale de 0,4 mm et d’une profondeur minimale de 0,15 mm .
Lors de la conception de votre modèle 3D avec de l’aluminium, vous devriez prendre une seconde pour réfléchir à la géométrie de votre conception, qu’elle ait des formes angulaires, des angles droits et des lignes droites ou non ? Si oui, cela peut sembler un peu moins attrayant par rapport aux formes libres ou organiques !
Ainsi, dans de tels scénarios, il est préférable d’avoir des angles raides de plus de 35°. C’est parce qu’ils sont susceptibles d’avoir de meilleures surfaces plus lisses.
Notez également que les angles mesurant moins de 35° et les structures en surplomb sont connus pour avoir une moins bonne qualité de surface. La forme idéale lors de l’utilisation de DMLS et SLM est celle d’un maillage, de telles formes sont faciles à concevoir et offrent les meilleurs résultats.
Si vous utilisez la technologie DMLS, un laser à haute puissance fritte de la poudre d’aluminium pour former votre impression. Cependant, les structures de support sont indispensables car elles maintiennent votre modèle rigide pendant l’impression et empêchent également les contraintes et déformations internes.
Au cas où vous n’utiliseriez pas de structures de support, essayez des murs ou des surplombs avec des angles supérieurs à 40°. Des angles inférieurs à 40 signifieraient qu’ils risquent de s’effondrer pendant le processus d’impression.
De telles structures sont générées automatiquement et imprimées en 3D en aluminium. Après leur impression, ils sont retirés manuellement et, enfin, la pièce sera sablée pour obtenir une finition lisse du support imprimé en 3D.
Si cela ne vous dérange pas d’avoir des trous de conception dans votre modèle, vous devez prendre en compte un diamètre minimum de 1 mm. Sinon, la poudre d’aluminium se coince à l’intérieur de l’impression et nous ne pourrons pas l’enlever.
Enfin, rappelez-vous toujours que les objets imbriqués, c’est-à-dire les objets flottant à l’intérieur d’un autre objet, les pièces articulées et interconnectées, par exemple les chaînes, ne peuvent pas être fabriqués à l’aide de la technologie DMLS car les structures de support sont indispensables lors de l’impression de ces structures.
Il est également conseillé d’en savoir plus sur l’aluminium imprimé en 3D et les informations complètes concernant a) le matériau, b) les couleurs et les finitions, c) les guides de conception et d) les spécifications techniques.
Si vous possédez déjà un modèle 3D et que vous souhaitez l’imprimer en Aluminium, de nombreuses finitions sont disponibles sur Sculpteo, i.materialise ainsi que 3D Hubs.
Pour bénéficier de leurs services, il vous suffit de :
- Téléchargez simplement votre fichier.
- Choisissez Aluminium et voyez le prix en quelques secondes.
La conclusion
Outre l’alliage d’aluminium mentionné dans l’article, AlSi10Mg est également un matériau doté d’une bonne résistance, d’une grande flexibilité et de propriétés thermiques exceptionnelles pouvant être imprimé en 3D.
Ces deux matériaux ont des propriétés mécaniques remarquables et servent de multiples industries, notamment biomédicales, automobiles et aérospatiales.
Ils peuvent être facilement moulés et utilisés pour des pièces fonctionnelles nécessitant une rigidité, un faible poids, une résistance élevée et une grande précision. Ils sont également résistants à la corrosion et sont idéaux pour les applications extérieures.
Récemment, des chercheurs des Laboratoires HRL ont développé une nouvelle méthode, en dehors du DMLS et du SLM pour l’impression 3D Aluminium 3D appelée néofonctionnalisation. C’est particulièrement le cas pour l’impression 3D d’alliages d’aluminium à haute résistance, notamment Al6061 et Al7075.
Ce procédé consiste à alimenter une imprimante en poudre d’alumine nano-fonctionnalisée, qui est ensuite chauffée jusqu’à ce qu’elle forme un objet. Le futurisme rapporte que les structures imprimées conservent la résistance de leur alliage et ne se fissurent pas, grâce aux nanoparticules agissant comme des sites de nucléation.
La recherche est publiée dans le numéro de septembre 2017 de Nature et témoigne que l’impression 3D sur aluminium fait des progrès significatifs.
Outre les services d’impression 3D mentionnés dans l’article, Shapeways, Desktop Metal et Markforged proposent également le service d’impression 3D Aluminium.
Il est important de noter qu’il existe une énorme différence dans la qualité de l’impression 3D de l’aluminium par rapport à sa fabrication avec d’autres procédés de fabrication.
Avec l’impression 3D d’aluminium, vous pouvez bénéficier de facilités de personnalisation de masse, atteindre une précision de niveau dimensionnel et transformer toutes vos idées de rêve sur diverses pièces et prototypes fonctionnels en réalité.
Alors que ce n’est pas possible avec les technologies de fabrication traditionnelles ! Et c’est la raison pour laquelle ce domaine rapporte une portée d’un bon avenir avec ce matériau. Car de plus en plus d’industries dépendantes des pièces en Aluminium se tournent vers l’impression 3D et la tendance est à la hausse.
