Magazine Mercredi 26 mai 2021 - 09:39

Définir un catalogue de pièces éligibles à la fabrication additive SLS

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Techniquement, il est possible de réaliser des millions de pièces en fabrication additive SLS comme les brosses de mascara Révolution Chanel, qui sont imprimées en polyamide 11.

Filtrer son catalogue de pièces existantes pouvant être réalisées en fabrication additive est une première étape vers ces nouvelles technologies. Une étude de l’université d’Aalto, en Finlande, donne le chiffre de 5 % de pièces manufacturées potentiellement éligibles à la fabrication additive polymère. Serez-vous en deçà ou au-delà de ce chiffre ?

Aujourd’hui, une entreprise peut mener une réflexion sur l’utilisation de la fabrication additive par fusion sur lit de poudre de polyamide à la place des méthodes de fabrication conventionnelle.

La fabrication additive comme moyen de production

Les moteurs de cette réflexion peuvent être assez divers. La rupture des chaînes d’approvisionnement liée à la crise sanitaire majeure que nous sommes en train de vivre a mis en lumière notre dépendance aux transports. Cela a probablement accéléré les nouvelles pratiques. Ils peuvent aussi prendre leur source dans les enjeux suivants :

  • La diminution des stocks.

  • La garantie d’une réactivité vis-à-vis des clients.

  • La réappropriation d’un approvisionnement de proximité.

  • La diminution de l’empreinte environnementale de l’entreprise.

Pour répondre à cela, nous pouvons mettre en place une méthode de travail. Voici quelques éléments importants pour notre analyse.

Nous ne prendrons pas en compte les pièces dites « prototypes », puisque des compromis sont possibles :

  • Les pièces ne seront pas découpées.

  • Le procédé de dépose de fil ne fera pas partie de l’étude, bien qu’il permette de faire des pièces très qualitatives. Cette technologie et ces machines sont très liées au paramétrage. Ce sont également des technologies qui nécessitent des supports et donc des phases importantes de reconception ou de parachèvement.

  • Les technologies de résine photopolymère ne seront pas non plus étudiées. Ce sont pourtant des technologies qui font aujourd’hui des pièces de série pour le dentaire et pour les prothèses audio. Leur champ d’application industrielle est globalement plus restreint. Une reconception spécifique pour limiter les supports est également nécessaire.

Nous avons ainsi décidé de nous intéresser à la technologie de frittage sur lit de poudre (SLS). Tous ces choix sont discutables, mais il faut bien commencer par un bout pour trier les pièces.

L’encombrement

Nous avons donc considéré que les pièces doivent être comprises dans un encombrement de 5 à 400 millimètres. Les machines actuelles permettent de faire des pièces allant jusqu’à 400 x 500 x 700 millimètres. Nous avons pris la limite inférieure de 5 millimètres car en dessous, la manipulation des pièces est plus complexe. Rien n’interdit de réaliser des pièces dans un cube de 2 millimètres si la définition des machines est acceptable pour cette dimension.

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La matière

Une des questions qui revient le plus souvent de la part des industriels est la suivante : « Les pièces réalisées par fabrication additive ont-elles des caractéristiques équivalentes à des pièces issues d’injection plastique ? » Dans la majorité des cas, les pièces qui sont réalisées peuvent avoir des caractéristiques équivalentes, voire même meilleures. Les matériaux utilisés pour la fabrication additive sont souvent plus qualitatifs que les matières couramment utilisées en injection plastique. Prenons l’exemple des pièces injectées en ABS. Elles auront des caractéristiques inférieures à celles issues de fabrication additive et qui seront réalisées en polyamide 11 ou en polyamide 12. En revanche, des pièces injectées en polyamide auront des caractéristiques plus importantes que celles issues de fabrication additive. Cependant, une reconception peut remédier à cela, mais nous sortons du champ de filtrage défini au départ.

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Les caractéristiques mécaniques peuvent être évaluées à 40 % de celles obtenues par injection plastique.

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Techniquement, il est possible de réaliser des millions de pièces en fabrication additive SLS comme les brosses de mascara Révolution Chanel, qui sont imprimées en polyamide 11.

La tolérance

Les pièces réalisées en fabrication additive sont soumises à la gestion des retraits des plastiques lors des phases de fabrication. Bien que le positionnement des lasers soit très précis et l’asservissement de l’axe définissant les épaisseurs de couches également, il y a, comme en injection plastique, des écarts liés au refroidissement de la matière elle-même. En règle générale, nous considérons que les pièces réalisées par fabrication additive entrent dans la classe réduite de la norme NFT 58000 catégorie 3, classe normale d’injection plastique. Elle est bien souvent mieux tenue. Il est possible d’avoir des tolérances bien plus serrées. Cela nécessite un calibrage machine/matière spécifique. Il y a également la maîtrise des déformations. Ce phénomène existe aussi pour l’injection plastique, puisqu’il est courant de contre-déformer des pièces dans des moules afin d’obtenir une pièce géométriquement acceptable. Aujourd’hui, les éditeurs de logiciels de préparation se penchent sur le sujet afin de contre-déformer les pièces avant fabrication, sans passer par une reconception.

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