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NOTE DE L'ÉDITEUR
La norme NF EN 1706 (A57-220) du 22/04/2020 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN 1706+A1 d'août 2021 : Aluminium et alliages d'aluminium - Pièces moulées - Composition chimique et propriétés mécaniques
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2109 (Septembre 2021).
La norme NF EN 1706 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN 1706 (A57-220) : Aluminium et alliages d'aluminium - Pièces moulées - Composition
chimique et propriétés mécaniques (Révision 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2004 (Mai 2020).
RÉSUMÉ
La fusion laser sélective de lit de poudres métalliques est une technique de fabrication additive qui permet la réalisation de pièces complexes jusqu'à de moyennes séries pour des secteurs industriels variés comme l’industrie médicale ou l’aérospatiale. Afin de tirer le meilleur parti de cette technologie, il est nécessaire de l’intégrer dans une chaîne de valeur complète allant de la conception aux post-traitements. Cet article traite de cette chaine de valeur. Après une décennie d’existence commerciale, cette technologie évolue vers un cadre normatif en cours de construction au niveau mondial.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleAuteur(s)
-
Lucas SEGUY : Ingénieur R&D - CETIM, Les Loges-en-Josas, France
-
Florence DORÉ : Docteure ingénieure R&D - CETIM, Saint-Étienne, France
-
Fabien SOUBRAS : Spécialiste fabrication additive et procédés - CETIM, Bourges, France
-
Arnold MAUDUIT : Expert fellow alliages d’aluminium et matériaux métalliques légers - CETIM, Bourges, France
INTRODUCTION
La norme NF EN ISO/ASTM 52900 définit la fabrication additive comme l’ensemble des procédés consistant à assembler des matériaux pour fabriquer des pièces à partir de données de modèle 3D, en général couche après couche, à l’inverse des méthodologies de fabrication soustractive et de fabrication mise en forme.
Les procédés de fabrication additive métallique peuvent être séparés en deux grandes classes définies par le mode de consolidation de la pièce imprimée :
• procédés directs avec fusion : nécessitent une seule étape de consolidation (ex. : fusion sur lit de poudre – PBF, dépôt de matière sous flux d’énergie concentrée – DED). Ces technologies ont généralement un niveau de maturité permettant une appréhension totale de la chaîne de la valeur ;
• procédés indirects sans fusion : nécessitent plusieurs étapes de consolidation (ex. : impression 3D sable + fonderie, Metal Binder Jetting – MBJ/stéréolithographie/dépôt fil/projection de matière + frittage + couche solide métallique + brasage/soudage diffusion). Les technologies s’appuyant sur des mélanges métal + liant possèdent une maturité industrielle croissante ces dernières années.
L’évolution des procédés de fabrication additive entraîne naturellement l’apparition de nouvelles solutions de fabrication permettant de lever certains verrous technologiques comme l’augmentation de la productivité, l’amélioration des états de surface des pièces, la réduction des contraintes géométriques, ou encore la réduction de la quantité de supports pour la fabrication de formes complexes.
Cet article sur la fusion laser sur lit de poudre (PBF-LB – Powder Bed Fusion-Laser Beam) traite du processus de production depuis la caractérisation de la poudre jusqu’à la réalisation des post-traitements thermiques et de finition en passant par la conception et la fabrication, nécessaire pour assurer un bon niveau de qualité.
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MOTS-CLÉS
fusion laser sélective dentaire médical aéronautique aérospatial outillage d'injection matériaux et conception adaptée
VERSIONS
- Version archivée 1 de févr. 2016 par Sébastien PILLOT
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Principe et processus de production du PBF-LBArticle inclus dans l'offre
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1. Contexte, historique et positionnement du procédé
1.1 Historique
La fabrication additive commence à se développer dans les années 1980, sous l’appellation de « prototypage rapide ». Grâce aux avancées en informatique et en automatisme, il devient alors possible de créer des algorithmes capables de trancher virtuellement des modèles (pièces) en couches successives, ouvrant la voie à la production de pièces complexes directement à partir d’un modèle numérique, sans rupture de la chaîne digitale.
Au cours des années 1990, les technologies progressent et les premières machines de fabrication additive métallique font leur apparition. Les besoins industriels évoluent vers des prototypes de plus en plus proches du produit final. En 1996, le concept d’outillage rapide émerge : la fabrication additive permet alors de produire des moules et outils destinés à l’injection, à la fonderie ou à l’emboutissage. L’arrivée des procédés métalliques répond aux contraintes mécaniques et thermiques, favorisant la multiplication des applications industrielles, souvent soutenues par des projets de R&D. Parallèlement, se développe la notion de fabrication rapide, qui consiste à produire directement des pièces finales en petites séries, sans outillage, notamment dans les secteurs du médical, de l’aéronautique ou encore de la maintenance.
Aujourd’hui, la fabrication additive a atteint une réelle maturité technologique, grâce à l’élargissement des possibilités de conception et à la disponibilité de nouveaux matériaux. Elle a indéniablement provoqué un changement de paradigme dans les méthodes de conception et de fabrication des composants, au point d’être considérée, par certains, comme la « troisième révolution industrielle ».
HAUT DE PAGE1.2 Positionnement du PBF-LB dans l’écosystème fabrication additive
La figure 1 montre le panorama des technologies de fabrication additive métallique. On peut y voir le type de matière première utilisée pour chaque procédé (poudre, fil, granulé…) ainsi qu’une liste non exhaustive de différents acteurs liés à chaque technologie.
Dans ce panorama, la technologie PBF-LB est...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BARLIER (C.), BERNARD (A.) - Fabrication additive – Du prototypage rapide à l’impression 3D. - 2e édition (2020).
-
(2) - GIBSON (I.), ROSEN (D.), STUCKER (B.) - Additive Manufacturing Technologies. - Springer – 2e édition (2015).
-
(3) - GU (D.) - Laser Additive Manufacturing of High-Performance Materials. - Springer (2015).
-
(4) - VERQUIN (B.) - Fabrication additive métallique. - Les fondamentaux (2019).
-
(5) - VERQUIN (B.), PILLOT (S.) - Du prototypage à la fabrication directe. - Lundi de la mécanique du Cetim, communication technique (2010).
-
(6) - VERQUIN (B.), HOGUIN (S.), REYNAUD (C.), QUENTIN (C.) - Metal Additive Manufacturing – The essentials. - Conférence...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Fabrication additive – Principes généraux – Fondamentaux et vocabulaire. - NF EN ISO/ASTM 52900 - 2021
-
Fabrication additive – Matières premières – Méthodes pour caractériser les poudres métalliques. - NF EN ISO/ASTM 52907 - 2019
-
Fabrication additive de métaux – Essais et évaluations non destructifs – Classification des imperfections dans les pièces PBF-LB. - NF EN ISO/ASTM 52948 - 2023
-
Implants chirurgicaux – Matériaux métalliques – Partie 4 : alliage de fonderie en cobalt, chrome et molybdène. - NF ISO 5832-4 - 2024
-
Aluminium et alliages d’aluminium – Pièces moulées – Composition chimique et propriétés mécaniques. - NF EN 1706+A1 - 2021
-
Fabrication additive – Principes de qualification – Installation, fonctionnement et performances (IQ/OQ/PQ) de l’équipement de PBF-LB. - XP CEN ISO/ASTM 52930 - 2022
-
...
ANNEXES
1.1 Constructeurs de machines de fusion laser sur lit de poudre (liste non exhaustive)
3D SYSTEMS :
ACONITY 3D :
ADDUP :
AEROSINT :
CONCEPT LASER (GENERAL ELECTRIC) :
DMG MORI :
EOS :
FARSOON :
MATSUURA :
https://www.matsuura.co.jp/english/
RENISHAW :
NIKON SLM SOLUTIONS :
https://nikon-slm-solutions.com/
TRUMPF :
VELO 3D :
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