News Mardi 24 février 2015 - 22:03

Le procédé de fabrication additive EBM (fusion par faisceau d'électrons)

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L’impression 3D de fusion par faisceau d’électrons est la traduction d’Electron Beam Melting. Cette technologie a été mise au point par la société suédoise Arcam. Procédé similaire à la fusion laser sur lit de poudre (Selective Laser Melting - SLM ou Direct Metal Laser Sintering - DMLS), cette technique de fabrication additive utilise un faisceau d'électron qui vient frapper la poudre métal pour la souder. Couche après couche, la pièce est produite en impression 3D. 

Le fonctionnement du procédé d'impression 3D EBM

La technologie de fabrication additive EBM appartient à la famille de fusion sur lit de poudre. Ce procédé diffère des techniques DMLS ou SLM par l’utilisation d’un faisceau d’électrons qui génère suffisamment de chaleur pour provoquer la fonte de la matière première, la poudre métallique. Le métal est ainsi soudé sur la zone ciblée. Cette technique fonctionne en chauffant une matière qui libère des électrons. Ces derniers sont ensuite dirigés en vitesse accélérée sur la poudre de métal grâce à des électroaimants qui a pour effet de chauffer les particules, qui fusionnent entre elles puis se solidifient. Toutefois, ce procédé nécessite que le matériau utilisé puisse conduire le courant. C’est pourquoi, cette technologie ne peut être utilisée uniquement avec du métal.

Le faisceau d’électrons requiert un vide élevé et une haute température de la chambre d’impression (jusqu'à 1000° C). Il offre une puissance de fusion plus concentré que le faisceau laser et peut facilement atteindre des températures comprises entre 700° C et 1400° C. Grâce à cette technologie des composants peut être réalisés à partir de matériaux difficiles à fondre par des méthodes traditionnelles tels que le titane Aluminide (Ti-Al), des alliages de titane-niobium ou d'autres.

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procede-fabrication-additive-ebm-metal

Avantages et inconvénients du procédé d’impression

La technologie EBM possède plusieurs avantages sur les procédés SLM ou DMLS. Tout d’abord, le métal utilisé n’est pas une version dégradée. Ensuite, la poudre non fondue est réutilisable pour une autre impression. Le taux de recyclabilité est plus élévé que celui des techniques SLM et DMLS. Enfin, pour éviter les projections dues aux phénomènes électrostatiques, le lit de poudre doit être consolidé. Avant la fusion, une étape de préchauffage est nécessaire pour fritter légèrement la couche superficielle du lit. Deux effets bénéfiques en découlent : la couche superficielle de poudre est solidarisée avec les couches inférieures et sa conductivité est améliorée. Cette consolidation permet aussi de limiter la quantité de supports nécessaires à la tenue de la pièce dans la cuve. En revanche, elle rend plus complexe l’opération de nettoyage.

L’utilisation d’un canon à électrons a cependant quelques incidences sur le procédé de fabrication. La première est que la forme naturelle d’une cuve est un cylindre. L’angle de déviation du faisceau est limité. Autre bémol dans cette technologie, les matériaux utilisés doivent impérativement être conducteurs pour permettre une interaction entre le faisceau d’électrons et la poudre, et suffisamment lourdes pour ne pas être trop sensibles aux phénomènes électrostatiques. La granulométrie de la poudre est donc supérieure à la plupart des autres procédés additifs métalliques ce qui limite la finition et la précision des objets imprimés. 

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Impression 3D EBM visuel 2 - a3dm magazine

Applications du procédé d’impression 3D EBM

Les applications de la fabrication additive métal sont nombreuses. La technologie EBM principalement offre de grande opportunité à l’industrie mondiale. Dans le secteur aéronautique, elle permet la fabrication de pièces moteur, résistantes et légères, difficilement réalisable avec les méthodes traditionnelles, avec des métaux techniques très diversifiés. Idem dans l’industrie spatiale ou chez les constructeurs automobiles (principalement pour les éditions limitées ou les véhicules de sport)  ! Le secteur médical utilise l’impression 3D de fusion par faisceau d’électrons pour de la production de prototypes d’implants crâniens, d’instruments orthopédiques ou encore pour des applications dentaires.

Contenu Encadré

Les avantages du procédé EBM

  • Ce procédé d’impression 3D est extrêmement rapide.
  • La rapidité d’impression permet de limiter la différence de température entre la couche en fusion et la couche sous-jacente.
  • La fusion par faisceau d'électrons permet de limiter le nombre de supports nécessaires au maintien de la pièce.
  • La poudre est de bonne qualité, malgré une granulométrie élevée, et possède un bon taux de recyclabilité. 
Contenu Encadré

GE acquiert la société suédoise Arcam

En 2016, General Electric (GE) se lançait dans la fabrication additive métal en acquérant les sociétés – déjà expérimentées – Concept Laser et Arcam. GE devenait ainsi un acteur influent dans le secteur de la fabrication additive métal et notamment pour la technologie Electron Beam Melting

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