Impression 3D avec du métal
Machine de fabrication additive avec la solution de contrôle Sigmatek
Les développeurs ne sont souvent pas découragés par des projets qui semblent peu rentables. C'est le cas de Jonas Galle, PDG de l'entreprise belge ValCUN, qui s'est demandé pourquoi les imprimantes 3D standard à base de polymères n'étaient pas adaptées au métal. Après des années d'essais et d'expérimentations avec différents bancs d'essai, lui et son équipe ont réussi à mettre au point une machine de fabrication additive: L'impression 3D à partir de fils métalliques via la fabrication par filament fondu (FFF, également connue sous le nom de FDM), en se concentrant sur l'aluminium. La machine a été réalisée avec du matériel et des logiciels de la société autrichienne SIGMATEK et avec l'aide de SigmaControl de Barendrecht aux Pays-Bas.
Développement
Depuis la version conceptuelle de 2019, la machine a été continuellement améliorée. Grâce à sa propre technologie brevetée de dépôt de métal en fusion (MMD), le fil métallique est la matière première. Le filament d'aluminium est entièrement fondu dans une tête d'impression. À partir de la buse située au fond de la chambre, le métal liquide est déposé et fusionné avec la couche précédente pour construire la pièce. "Depuis 2014, le brevet sur les imprimantes FFF a expiré, laissant les entreprises libres de développer leurs propres idées", explique M. Galle. Alors que la FFF était autrefois limitée aux plastiques, elle fait désormais partie intégrante du processus de fabrication.
Galle: "Nous voulons développer une machine facile à utiliser. Les personnes qui travaillent avec une imprimante à polymères peuvent en principe se débrouiller avec une imprimante à métaux." Grâce au système PLC de SIGMATEK et au soutien de SigmaControl de Barendrecht, la tête d'impression peut atteindre 570-660 °C, tandis que l'ensemble de l'imprimante ne consomme pas plus de 1500 watts", explique M. Galle. "Plusieurs capteurs transmettent des données aux modules d'entrée/sortie S-Dias.
Pourquoi l'impression 3D?
Pour ValCUN, le principal avantage réside dans la liberté de forme et l'optimisation. Les pièces en aluminium conventionnelles sont souvent fraisées à partir de blocs solides, ce qui entraîne une perte de matière pouvant aller jusqu'à 90%. Jonas: "Lorsqu'au moins 70% de la matière est enlevée, il est intéressant de produire des pièces de forme presque nette grâce à l'impression 3D." Des avantages? Sans aucun doute ! Par exemple, les pales de ventilateur pour les centres de données, observe M. Galle. L'optimisation 3D permet de réduire les coûts globaux de consommation de 10%. À raison de 12 bâtiments par an, l'économie pourrait s'élever à 6 millions d'euros.
Composants et commandes
M. Galle est fier d'avoir réussi à trouver une solution aux températures élevées de la tête d'impression à isolation énergétique, le composant le plus unique de la machine. "Il existe de nombreuses différences entre les propriétés physiques des polymères et celles du métal. Le métal fond comme de l'eau, ce qui nécessite une extrusion volumétrique. Nous avons déposé trois brevets: le procédé lui-même et la manière dont le fil volumétrique est extrudé", explique M. Galle.
Elle comprend également des moteurs pas à pas, des servomoteurs et des servocommandes de SIGMATEK (ST151, DC061). En outre, il y a une unité centrale de sécurité pour l'arrêt d'urgence. La porte de la machine ne peut pas être ouverte lorsque la tête d'impression est chaude, ce qui évite les brûlures. Ceci est contrôlé par l'automate de sécurité et la serrure de sécurité. Il y a également des capteurs pour la température, la mesure de la force et l'état du chargeur. La programmation utilise le logiciel d'ingénierie tout-en-un LASAL, qui permet à la fois la programmation visuelle et le code manuel.
L'avenir
L'une des caractéristiques uniques de cette machine est qu'elle peut imprimer directement à partir d'un substrat. Bien entendu, le point de départ peut simplement être un autre bloc sur lequel un élément peut être imprimé ultérieurement. L'aluminium offre donc les applications les plus intéressantes dans différents secteurs. Galle: "En fait, chaque atelier de métallurgie devrait disposer d'une imprimante 3D pour métaux. Le potentiel est énorme.
