Le Prototypage Rapide


Impression 3D en ligne de prototypes

Le prototypage rapide (RP) est une technique de fabrication numérique, généralement par impression 3D, qui permet de produire une pièce unitaire comme représentation intermédiaire de la conception de produits : des modèles, des maquettes, des prototypes, voire des pré-séries.
Ces objets sont ensuite utilisés pour simuler et valider les différentes fonctions que doit remplir le produit, tels que les fonctions d’usage, d’ergonomie, de fonctionnalités, de présentation, de réplicas, etc…

Ces objets sont ensuite utilisés pour simuler et valider les différentes fonctions que doit remplir le produit, tels que les fonctions d’usage, d’ergonomie, de fonctionnalités, de présentation, de réplicas, etc…
Il existe une large gamme de nouvelles technologies pour fabriquer en quelques heures des modèles avec précision, à partir de fichiers 3D, à partir de matières plastiques et métalliques.
Les matières plastiques proposées sur x3D-Print.com alimentent les machines sous formes de résines liquides (on parle de stéréolithographie) ou de poudres (on parle de frittage de poudre ou de Multi Jet Fusion).
Les pièces monoblocs sont fabriquées dans la limite des volumes d’impression 3D des machines, elles peuvent ensuite être assemblées entres elles dans certains cas pour la fabrication de pièces de grandes dimensions.
Un traitement post-impression 3D est proposé, que ce soit un simple nettoyage ou sablage, jusqu’à une finition Soft Touch (effet Gloss) ou Métallisation, en passant par les peintures après apprêt, vernis, etc…

Démontrer, Simuler, Valider

Un procédé bien ancré chez les fabricants industriels, l’impression 3D répond parfaitement à ces objectifs de présentations, de fonctionnalités, et de confirmation dans les étapes de développement produits. Par exemple, le prototypage 3D en frittage laser permet de fabriquer des prototypes fonctionnels à moindre coût, avec des propriétés mécaniques et thermiques proches des pièces d’injection plastique.
A l’inverse des méthodes de fabrication plus traditionnelles (usinage, formage, etc), l’impression 3D permet de tester sans trop de risque les prototypes dans l’environnement définitif (sur une machine, un moteur, un automate, etc), ainsi que ses fonctions (connecteur, étanchéité, clipage, etc)

Les procédés de Prototypage Rapide

L’impression 3D a été inventé en 1983 et de nombreuses technologies ont été développées depuis pour produire des prototypes, même très complexes, en un temps très court. Parmi ces technologies, on trouve :

Photo-polymérisation de résine
Avec la photo-polymérisation en cuve, un objet est créé dans un réservoir d'un photopolymère de résine liquide. Un processus appelé photo-polymérisation durcit chaque couche micro-fine de résine en utilisant une lumière ultraviolette (UV) dirigée avec précision par des miroirs.

Fusion de Lit de Poudre
Le procédé de Fusion de Lit de Poudre (PBF) est utilisé dans une variété de technologies AM, y compris le frittage laser direct des métaux (DMLS), le frittage laser sélectif (SLS), le frittage thermique sélectif (SHS), la fusion par faisceau d'électrons (EBM) et la fusion directe par laser des métaux (DMLM). Ces systèmes utilisent des lasers, des faisceaux d'électrons ou des têtes d'impression thermique pour fondre ou fondre partiellement des couches ultrafines de matériau dans un espace tridimensionnel. À la fin du processus, l'excès de poudre est éliminé de l'objet qui subira éventuellement des traitements post-impression.

Jet de liant
Le processus de jet de liant est similaire au jet de matériau, sauf que la tête d'impression dépose des couches alternées de matériau en poudre et d'un liant liquide.

Dépôt d'énergie dirigé
Le processus de dépôt d'énergie dirigé (DED) est similaire à l'extrusion de matériaux, bien qu'il puisse être utilisé avec une plus grande variété de matériaux, y compris les polymères, les céramiques et les métaux. Un canon à faisceau d'électrons ou un laser monté sur un bras à quatre ou cinq axes fait fondre le fil ou la matière première ou la poudre de filament.

Les technologies de Prototypage Rapide

Les technologies de fabrication additive les plus utilisées sont :
 
Stéréolithographie (SLA)
La stéréolithographie (SLA), la technologie la plus précise, utilise la photo-polymérisation pour imprimer des objets en plastique ou en céramique. Le procédé utilise un laser UV qui photo-polymérise de la résine photosensible. Les résines durcissables aux UV produisent des pièces très résistantes mécaniquement et qui peuvent résister à des températures extrêmes.

Frittage
Le frittage est un procédé de fabrication de pièces consistant à chauffer une poudre sans la mener jusqu’à la fusion. Sous l'effet de la chaleur, les grains se soudent entre eux, ce qui forme la cohésion de la pièce. On parle donc de Frittage Laser Sélectif le procédé d’un laser qui applique de la chaleur de manière sélective sur des couches successives de poudre pour former un objet.

Frittage laser direct des métaux (DMLS)
Dans le DMLS, un laser fritte chaque couche de poudre métallique afin que les particules métalliques adhèrent les unes aux autres. Les machines DMLS produisent des objets haute résolution avec des caractéristiques de surface souhaitables et les propriétés mécaniques requises. Avec SLS, un laser fritte les poudres thermoplastiques pour faire adhérer les particules les unes aux autres.

Fusion laser directe des métaux (DMLM) et fusion par faisceau d'électrons (EBM)
Ici, les matériaux sont entièrement fondus dans les processus DMLM et EBM. Avec le DMLM, un laser fait fondre complètement chaque couche de poudre métallique tandis que l'EBM utilise des faisceaux d'électrons de haute puissance pour fondre la poudre métallique. Les deux technologies sont idéales pour la fabrication d'objets denses et non poreux.

Fusion Freeform par Faisceau d’Electrons (EBFF)
Idéal pour fabriquer des pièces métalliques de très grandes dimensions, ce procédé utilise un faisceau d’électrons dans une chambre sous vide pur pour fondre du fil métallique. Par exemple, la technologie EBAM est ainsi capable de fondre du fil de titane de 4mm de diamètre, lui permettant ainsi un taux très élevé de matières (jusqu’à 12 kgs par heure).

La fabrication 4.0

La fabrication 4.0 est la quatrième révolution industrielle qui consiste à automatiser et numériser tous les processus jusqu’à la livraison des produits.

x3D Group s’appuie sur ces avancées technologiques pour construire un réseau de production intelligent constitués de différents capable de collaborer ensemble. Elle propose ainsi une capacité de production décentralisée, certifiée, réactive et innovante.  De l’import d’un fichier 3D sur son interface, au chiffrage de la fabrication, jusqu’au contrôle qualité et la livraison, x3D Group s’efforce de numériser et d’innover pour apporter à ses clients compétitivité et qualité.

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