L’impression 3D métal est une technologie innovante, qui s’est fortement développée ces dernières années dans de nombreux secteurs. Elle est adaptée au travail de divers matériaux, et notamment des métaux. Différents types d’imprimantes 3D pour métal existent, mais le principe général reste le même : fabriquer une pièce en volume à partir d’un modèle 3D créé avec un logiciel de CAO. Quelles sont les différentes techniques d’impression de métal, et quelles en sont les applications ? Voici quelques éléments pour faire le point sur les services offerts par ce procédé de pointe.
Les avantages des imprimantes 3D pour métal
Originellement réservées au prototypage, ces machines se sont fortement démocratisées. Elle sont aujourd’hui utilisées dans divers secteurs industriels, et offrent différents services. Elles sont souvent perçues comme une technique révolutionnaire, et pour cause : elles offrent de réels avantages par rapport aux méthodes traditionnelles de fabrication, comme l’usinage, le moulage ou l’assemblage. L’impression du métal permet d’une part un gain de temps, ainsi que des économies d’argent. Elle est aussi bien adaptée à la réalisation de petites séries qu’à la production de masse, et les formes complexes sont faciles à réaliser. En effet, il est possible de fabriquer des articulations ou même des inclusions d’éléments en monobloc. Selon la machine et la technique choisie, on peut imprimer de gros volumes. Enfin, le dernier avantage est la personnalisation. Chaque réalisation débute par la conception d’un modèle 3D à l’aide d’un logiciel de CAO, qui sera ensuite envoyé à l’imprimante. La réalisation et la livraison d’une pièce sur mesure deviennent ainsi simple et rapide. Les coûts de fabrication ne sont pas gratuits mais les prix des pièces, en volume vendu, atteignent des prix défiant toute concurrence. C’est donc une méthode qui peut être utilisée par les entreprises à chaque étape de leurs projets, de la conception d’un prototype à la production du produit final.
Fonctionnement de l’impression 3D
Les procédés à base de poudres métalliques
Il existe différents types d’imprimantes 3D pour métal. Une des technologies les plus courantes est le frittage de poudre laser SLS (Selective Laser Sintering), aussi appelé DMLS (Direct Metal Laser Sintering) dans le cas des métaux. C’est une méthode qui utilise comme matière première des poudres métalliques. Ce procédé consiste à fritter (c’est-à-dire à souder en chauffant sans faire fondre) des couches successives de poudre. Le modèle en 3D de l’objet à fabriquer est découpé en sections 2D d’épaisseur fixe. A l’aide d’un rouleau et de pistons, la poudre est étalée en couche uniforme, et le laser vient alors fritter la section 2D. Une fois cette première strate fixée, une deuxième couche est appliquée et ainsi de suite. La méthode SLM (Selective Laser Melting) a un principe proche du SLS. Elle consiste à ajouter des couches successives de poudre métallique, mais cette fois les grains sont fondus par le laser et non frittés. L’EBM (Electron Beam Melting) est une technique qui ressemble beaucoup au SLM, dans laquelle la poudre est fondue par un faisceau d’électrons.
Les méthodes par dépôt de filament
Les imprimantes 3D pour métal utilisant la méthode FDM (Fused Deposition Modeling) fonctionnent avec une bobine de filament métallique (acier, bronze, cuivre…). Ce fil est déposé et fondu au fur et à mesure par un extrudeur en couches successives. Pour réaliser des éléments complexes, on peut utiliser des supports qui serviront à soutenir les parties les plus fragiles du modèle lors de la construction. Ils sont généralement réalisés dans un matériau soluble dans l’eau, pour pouvoir les retirer facilement.
La technique de la cire perdue
Elle consiste à imprimer un objet en 3D en cire, puis à fabriquer un moule autour avec un matériau réfractaire. La cire est ensuite fondue pour créer en espace vide, dans lequel on coule du métal. Pour terminer, on effectue les finitions à la main. Cette méthode permet fabriquer des objets de grande qualité, et est notamment utilisée pour le travail des métaux précieux.
Les métaux adaptés à l’impression 3D
Le choix du métal dépend du domaine d’application. L’aluminium est léger et solide, et a des applications dans des domaines où le poids des pièces doit être réduit, comme l’aéronautique. L’acier, éventuellement inoxydable, est un autre matériau fréquemment utilisé. Sa résistance et ses propriétés mécaniques en font une excellente solution pour l’industrie. Les alliages de titane et de cobalt-chrome présentent tous deux une bonne résistance à la corrosion et à l’usure, et sont donc adaptés aux domaines de l’automobile et de l’aérospatial. De plus, ils ont biocompatibles et sont utilisés dans le milieu médical, par exemple pour la fabrication de prothèses. Enfin, les métaux précieux comme l’or et l’argent sont travaillés avec la méthode de la cire perdue pour des applications en joaillerie.
