Magazine Dimanche 17 octobre 2021 - 20:29

Suivre la qualité de ses machines de fusion sur lit de poudre polymère (SLS)

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La fabrication additive de fusion sur lit de poudre (SLS) possède ses propres spécificités. Elle nécessite un suivi attentif des machines qui passe notamment par la fabrication d’éprouvettes. Explication !

Aujourd’hui, les entreprises qui fournissent des pièces issues de la technologie Selective Laser Sintering (SLS), ou plus généralement de fusion sur lit de poudre, sont soumises à de fortes exigences de la part de leurs clients. D’une utilisation prototype il y a encore quelques années, la production en SLS s’oriente de plus en plus vers la série pour des utilisateurs habitués à l’injection plastique.

Suivre la qualité de ses machines de fusion sur lit de poudre polymère est essentiel. Cette surveillance des moyens de production peut répondre à plusieurs objectifs :

  • Un placement « intelligent » des pièces dans le volume de fabrication en fonction de la criticité des pièces.
  • La limitation de l’ouverture de tickets qualité dans votre système de management qualité.
  • Une meilleure connaissance de votre process vous permettant d’en étendre les limites.

La technologie SLS est une des rares technologies produisant dans un volume enveloppe en trois dimensions et non pas sur une plateforme. Une machine parfaitement réglée permet d’obtenir des résultats identiques dans tout ce volume. Dans les faits, cela est plus complexe. Si les machines industrielles les plus sophistiquées ont la capacité de tenir au mieux cette promesse, les machines dites d’« entrée de gamme » peuvent également réaliser des pièces de bonne qualité, mais peut-être pas dans l’ensemble du volume de fabrication. En ayant une bonne connaissance de vos outils de production, vous serez à même de placer les pièces les plus critiques dans la bonne zone, dite « le volume stratégique », et les pièces les plus standards dans les autres zones de la machine.

Toutefois, la qualité des pièces issues d’une machine de fabrication additive sur lit de poudre (SLS) ne résulte pas uniquement des zones d’impression. Elle est souvent le fruit d’une maîtrise complète, celle d’une multitude de paramètres :

  • La gestion de la température dans la machine, que ce soit dans la chambre de fabrication ou en sortie du job et au déballage.
  • La gestion de la poudre : hygrométrie, charge électrostatique, taux de rafraîchissement.
  • Le spot laser : puissance, forme et diamètre du spot sur la poudre.
  • La fusion : la stratégie d’illumination, les vitesses de déplacement du laser...

Ainsi, nous ne pouvons que vous conseiller de fabriquer des éprouvettes pour tester et valider ces paramètres, dans le but :

  • de qualifier toutes les pièces sans avoir à les mesurer une par une ;
  • d’améliorer l’expérience client ;
  • et de prévenir vos fournisseurs machines qu’une dérive s’amorce avant que la situation ne devienne critique.

Voici quelques conseils techniques pour imaginer et concevoir vos éprouvettes.

La résistance mécanique

La résistance mécanique est certainement l’indicateur le plus important à suivre. Ce paramètre définira la capacité de vos pièces à subir des efforts répétés. La technologie SLS est souvent choisie pour répondre à ce critère.
La position des éprouvettes dans le volume de fabrication est essentielle ; vous devez donc bien y réfléchir. Il faut les positionner dans les zones les plus défavorables ou les plus favorables en fonction de ce que vous souhaitez caractériser.

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fiche technique impression 3D SLS

Éprouvette haltère ou « bone »

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Éprouvette haltère impression 3D SLS

Le placement dans le job

Le minimum est de réaliser, dans chaque fabrication, un jeu d’éprouvettes montées à plat. Si vous avez la place de monter une éprouvette debout, la caractérisation des pièces de votre job en sera plus efficace.

La forme normalisée dite d’ « haltère » ISO 3167 est la plus courante ; à vous de la dimensionner en fonction de vos moyens de production. Vous pouvez aussi créer votre propre géométrie d’éprouvette correspondant à vos besoins.

L’essai

Après l’étape de fabrication, l’essai le plus simple à réaliser consiste à plier l’éprouvette plusieurs fois dans un local à température constante jusqu’à la rupture et à observer la casse. S’il s’agit d'une déchirure irrégulière, le matériau peut être considéré comme bien fusionné. Si la casse est franche et si les strates sont visibles dans la tranche, la fusion est imparfaite. Attention de bien vous protéger les mains et les yeux, car la casse peut être brutale, notamment avec des matériaux chargés.

L’utilisation d’un banc de traction permet de garantir une qualité de fabrication constante et peut vous rendre plus attractif. Un banc de casse pour du polymère est économiquement accessible et vous permet de certifier vos fabrications.

Analyse du résultat

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