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RÉSUMÉ
La projection de liant sur lit de poudre métallique, également appelée Metal Binder Jetting (MBJ), est un procédé de fabrication additive (FA). La mise en forme de pièces métalliques en MBJ est comparable aux technologies d’impression par jet d’encre sur papier. Il vise des cadences de production supérieures aux autres procédés de FA, associées à des niveaux de détails complexes et très fins. La pièce imprimée est frittée afin d’atteindre ses dimensions et propriétés mécaniques finales. Cet article a pour but de présenter les spécificités de l’ensemble des étapes liées à la mise en forme et la consolidation, en termes de conception, paramétrie, flux de production et post-traitements.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Corentin CARRÉE : Ingénieur R&D, CETIM, France
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Camille COLIN : Ingénieur R&D, CETIM, France
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Maxime ROBERT : Ingénieur R&D, CETIM, France
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Corentin ROUSSELLE : Ingénieur R&D, CETIM, 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 modèles 3D, en général couche après couche, à l’inverse des méthodes de fabrication soustractive.
Les procédés de fabrication additive métallique peuvent être séparés en deux grandes classes définies par le mode de consolidation de la pièce imprimée :
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procédés directs : une étape de mise en forme (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 valeur ;
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procédés indirects : plusieurs étapes d’obtention ; généralement mise en forme puis consolidation (ex. : impression 3D sable + fonderie, Metal Binder Jetting/Stéréolithographie métallique/dépôt fil chargé/projection de matière + frittage). Les technologies s’appuyant sur des mélanges « métal + liant » sont encore considérées comme étant en développement. Le Metal Binder Jetting, procédé indirect le plus mature, offre de potentiels gains en qualité et productivité significatifs par rapport à ses prédécesseurs.
L’évolution des procédés de fabrication additive entraîne naturellement l’apparition de nouvelles solutions de fabrication. Celles-ci permettent de lever des verrous technologiques comme l’augmentation de la productivité, l’amélioration de la qualité des états de surface, ou encore la réduction des contraintes géométriques de fabrication, notamment celles liées aux angles limites de fabrication pour les procédés basés sur la fusion de la matière. Les nouvelles technologies de fabrication additive basées sur le frittage permettent avantageusement la mise en œuvre de nouveaux matériaux (matériaux sensibles à la fissuration à chaud, matériaux métalliques renforcés par des particules céramiques, etc.).
Cet article porte sur la technologie de projection de liant sur lit de poudre (MBJ – Metal Binder Jetting). Il dresse une image complète de la chaîne de valeur, depuis la poudre jusqu’aux post-traitements, en passant par la conception et la fabrication, nécessaires pour assurer un bon niveau de qualité.
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Accueil > Ressources documentaires > Mécanique > Fabrication additive – Impression 3D > Enjeux, procédés et marchés > Projection de liant sur poudre métallique > Glossaire
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6. Glossaire
Area-wise Vat Polymerisation
Procédé de fabrication utilisant une résine photopolymère composée de poudre métallique et d’un liant organique comme matière première. Cette résine est durcie à chaque couche à l’aide d’un projecteur UV. Les pièces sont ensuite frittées.
Bleeding
Le bleeding désigne un phénomène de diffusion latérale excessive du liant liquide dans la poudre métallique environnante. Ce phénomène provoque un élargissement non contrôlé des contours des pièces imprimées, entraînant une perte de résolution géométrique, des bavures ou des zones surliées.
Conception pour la fabrication additive ; design for additive manufacturing
Telle qu’appliquée à la fabrication additive, il s’agit d’un type général de méthodes ou d’outils de conception permettant d’optimiser les performances fonctionnelles et/ou d’autres considérations clés du cycle de vie du produit en fonction des capacités des technologies de fabrication additive.
Cous
Lors du frittage de poudres métalliques, un cous désigne la zone de liaison initiale qui se forme entre deux particules en contact. Ce phénomène résulte de la diffusion atomique à l’interface des particules, favorisée par la température et le temps de traitement. Le cous se développe progressivement, augmentant la surface de contact et contribuant à la densification du matériau. Sa croissance est un indicateur clé de l’efficacité du frittage et de la qualité de la microstructure finale.
Curing
Traitement thermique réalisé à la suite de l’impression, permettant le durcissement du liant par réticulation. Ce durcissement permet le dépoudrage des pièces présentes dans le lit de poudre.
Fabrication additive ; additive manufacturing
Ensemble des procédés permettant de fabriquer, couche par couche, par ajout de matière, un objet physique à partir d’un objet numérique.
FAO
Fabrication assistée par ordinateur.
Fusion laser sur lit de poudre ; powder bed fusion – laser beam – PBF-LB (ou L-PBF)
Procédé de fabrication additive direct dans lequel l’énergie thermique apportée par un laser fait fondre de manière sélective certaines zones d’un lit de poudre.
Délais d’exécution ;...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BARLIER (C.), BERNARD (A.) - Fabrication additive. Du prototypage rapide à l’impression 3D. - 2e édition, p. 9 (2020).
-
(2) - VERQUIN (B.), CHARRON (C.), REYNAUD (C.) - Fabrication additive métallique – Les fondamentaux. - P. 43-45, ISBN 978-2-36894-160-7 (2019).
-
(3) - LI (R.), SHI (Y.), WANG (Z.), WANG (L.), LIU (J.), JIANG (W.) - Densification behavior of gas and water atomized 316L stainless steel powder during selective laser melting. - Appl. Surf. Sci. 256(13), p. 4350-4356 (2010).
-
(4) - KIPPHAN (H.) - Handbook of print media – Technologies and production methods. - P. 64, ISBN 978-3-54067-326-2 (2001).
-
(5) - BARTHEL (B.) - DDMC Congress. - IFAM (2020).
-
(6) - PEREZ (J.D.) - * - 42CrMo4...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Sécurité en fabrication additive – Expositions particulaires dont NOAA.
-
Frittage : aspects physico-chimiques – Partie 1 : frittage en phase solide.
-
Frittage : aspects physico-chimiques – Partie 2 : frittage en phase liquide.
-
Apport de la fabrication additive à l’intensification des procédés.
-
Sécurité en fabrication additive – Procédés hors matériaux pulvérulents.
-
...
NORMES
-
Fabrication additive – Principes généraux – Fondamentaux et vocabulaire. - NF EN 52900 ISO/ASTM - 2021
-
Fabrication additive – Conception – Partie 1 : fusion laser sur lit de poudre métallique. - NF EN 52911-1 ISO/ASTM - 2019
-
Standard Specification for Metal Injection Molded (MIM) Materials. - ASTM B883-19 - 2019
-
Additive manufacturing of metallic parts. - DNV-ST-B203 - 2022
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Constructeurs de machines de Metal Binder Jetting
ADDIMETAL :
AFS :
CONCR3DE :
DESKTOP METAL :
EXONE :
https://www.desktopmetal.com/products/xseries
HP :
https://www.hp.com/fr-fr/printers/3d-printers/products/metal-jet.html
MARKFORGED :
RICOH :
https://3d.ricoh.com/technologies/metal-binder-jetting-bjt/
SINTERJET :
Fournisseur de logiciels
MATERIALISE :
https://www.materialise.com/fr
NETFABB :
https://www.autodesk.fr/products/netfabb/
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