L’impression 3D : la prochaine révolution de l’industrie manufacturière

Initialement réservée aux ingénieurs, aux chercheurs et aux adeptes, l’impression 3D est une industrie qui a gagné en importance. Ce qui était à ses débuts un intérêt niché s’est élargi en une utilisation généralisée dans diverses applications et dans la production de masse. Cette technologie, qu’on peut aussi appeler fabrication additive, est utilisée pour produire des pièces extrêmement importantes dans plusieurs domaines, allant de composants de machines complexes aux éléments de moteurs d’avion.

L’impression 3D d’un matériau peut être réalisée au moyen de nombreuses méthodes différentes, mais un sous-ensemble particulier à la fabrication additive permet d’utiliser les fibres optiques au cœur de sa technologie, soit la fabrication additive de métal utilisant des faisceaux laser. Des métaux typiques peuvent bénéficier de cette technologie, tels que l’aluminium, le cuivre ou l’acier inoxydable. Il existe deux méthodes principales utilisant les lasers à fibre haute puissance pour l’impression 3D de métal :

Fusion sur lit de poudre (PBF) — Procédé de fusion sélective par laser (SLM)
Dépôt direct par énergie (DMD) — Dépôt de matériaux par laser (LMD)

La plupart des technologies d’impressions 3D de métal fonctionnent selon le même principe fondamental : elles utilisent un laser pour faire fondre une poudre métallique à des emplacements précis. Ce processus permet à la poudre de se solidifier en un métal solide, prenant la forme de l’objet que nous souhaitons fabriquer. La plupart du temps, les lasers utilisés sont des lasers à fibres actives dopées ytterbium, d’une puissance allant de quelques centaines de watts à 2 kW. Généralement un laser monomode ou ayant une qualité de faisceau supérieure est nécessaire à la fabrication de petites pièces de métal, ce qui permet de concentrer le laser sur une très petite zone. En plus de leur polyvalence en ce qui a trait à la puissance et à la compacité, les lasers à fibres sont aussi préférés pour leur excellente qualité de faisceau et leur contrôle précis de la position de ce dernier.

La bonne méthode pour les meilleurs résultats

La première méthode appartient à la catégorie de la fusion sur lit de poudre, selon laquelle une machine dépose systématiquement des couches de poudre métallique. Un faisceau laser est ensuite dirigé avec précision pour faire fondre la poudre en des points précis. C’est pourquoi ce processus entre dans la catégorie de la fusion sélective par laser. Une fois toutes les couches déposées, la poudre excédentaire est retirée et tout ce qui reste est la pièce imprimée en 3D. Ensuite, la pièce peut avoir besoin d’un nettoyage et parfois, d’itérations supplémentaires avant sa forme finale. Voici un aperçu simplifié du processus :

Bien que ce processus ne soit pas le plus rapide, le système peut utiliser plusieurs sources laser simultanément pour accélérer la solidification de chaque couche de poudre. Comme les lasers à fibre sont généralement compacts, une mise à l’échelle est possible pour répondre aux besoins industriels de grande envergure.

Le deuxième processus est le dépôt de matériaux par laser (LMD). Contrairement à la méthode précédente, selon laquelle la poudre métallique est placée au préalable sur la surface du matériau en devenir, cette fois-ci, un flux de poudre est éjecté en parallèle au faisceau laser et alimenté au point de fusion du laser en mouvement. Le processus peut être simplifié ainsi :

Bien qu’une grande partie de poudre puisse être gaspillée dans le processus DMD, ce dernier utilisera globalement moins de poudre métallique que la technique de fusion sur lit de poudre, selon laquelle une plus grande quantité sera gaspillée. Le produit fini sera très semblable à celui du procédé de fusion sélective par laser.

Un avenir brillant et prometteur

Les composants imprimés en 3D sont devenus des éléments cruciaux dans de nombreuses industries de haute technologie, que ce soit pour la fabrication d’objets complexes ou personnalisés dans les domaines médical et dentaire, jusqu’aux entreprises aérospatiales où des pièces aussi critiques que les buses d’un moteur de fusée sont maintenant fabriquées par la méthode de fabrication additive.

De nouveaux processus et de nouvelles imprimantes 3D sont constamment inventés, et les lasers à fibre resteront une technologie flexible pouvant fournir une puissance élevée et un faisceau de haute qualité dans ce type d’application. Toujours à l’affût des innovations, Coractive sera toujours à l’avant-plan pour offrir des fibres actives haute performance pour ce type de laser.

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