Technologie d'impression 3D et équipement de production de matériaux

La technologie d'impression 3D, née dans les années 1990, en raison de son principe spécial de formation par dépôt couche par couche, permet une formation rapide et intégrée de pièces structurelles complexes, et est considérée comme une technologie transformatrice dans le domaine de la fabrication. L’impression 3D est connue académiquement sous le nom de Rapid Prototyping Manufacturing (RPM). La division technique du processus de fabrication est appelée Fabrication Additive (FA).

Principe de l'impression 3D

L'impression 3D est une sorte de technologie de prototypage rapide, il s'agit d'un fichier de modèle numérique basé sur l'utilisation de poudre de métal ou de plastique et d'autres matériaux adhésifs, grâce à l'impression couche par couche pour construire la technologie de l'objet, son principe de base est le discret -principe d'accumulation. Le chemin, la limitation et le mode d'accumulation sont obtenus discrètement, et le matériau est « superposé » pour former une entité tridimensionnelle par accumulation. Tout d'abord, le modèle 3D est obtenu dans le système logiciel de CAO ou les données de surface de l'entité de pièce sont mesurées par l'instrument de mesure et converties en modèle 3D. Deuxièmement, le modèle CAO est traité, le modèle CAO est discrétisé le long d'une certaine direction (généralement la direction Z), et les tranches planes sont stratifiées. Ensuite, les informations de stratification discrète sont combinées avec les informations sur les paramètres du processus de formage pour convertir le code de commande numérique de la machine de formage, et une pièce solide 3D est formée par le système CAM spécial pour contrôler le matériau de manière régulière et précise.

Préparation de poudre d'impression 3D métallique

En raison des exigences exigeantes de la technologie d'impression 3D métallique pour les matériaux en poudre métallique, il est nécessaire de remplir les conditions d'une bonne sphéricité, d'une distribution granulométrique étroite, d'une faible teneur en oxygène et d'une pureté élevée, c'est pourquoi l'équipement de production de matériaux en poudre est également mis en avant. exigences plus élevées. Il existe principalement trois types de technologie de préparation de poudre d'impression 3D métallique : l'équipement de poudre d'atomisation à air réel, l'équipement de poudre d'atomisation au plasma et l'équipement de nodulisation au plasma radiofréquence.

Parmi eux, l'équipement de production de poudre d'atomisation Hunan Tianji True Air adopte la technologie de base d'un [atomiseur de gaz supersonique étroitement couplé], qui améliore le taux de qualification de la poudre, réduit la consommation d'air et réduit les coûts de production. Dans le même temps, il est équipé d'un système de détection de la teneur en oxygène en ligne pour réduire l'augmentation de l'oxygène, ce qui constitue un outil efficace pour la production de poudre sphérique par impression 3D.

L'impression 3D, également connue sous le nom de fabrication additive, est un terme générique qui recouvre plusieurs processus d'impression 3D distincts. Ces technologies sont aux antipodes, mais les processus clés sont les mêmes. Par exemple, toute impression 3D commence par un modèle numérique car la technologie est de nature numérique. Une pièce ou un produit est initialement conçu à l'aide d'un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO) ou d'un fichier électronique obtenu à partir d'une bibliothèque de pièces numérique. Le fichier de conception est ensuite décomposé en tranches ou en couches pour l'impression 3D par un logiciel spécial de préparation de construction, générant des instructions de chemin que l'imprimante 3D doit suivre. Vous découvrirez ensuite les différences entre ces technologies et les utilisations typiques de chacune.

Les types de fabrication additive peuvent être divisés en fonction des produits qu'ils fabriquent ou des types de matériaux qu'ils utilisent, l'Organisation internationale de normalisation (ISO) les classant en sept types généraux (mais ces sept catégories d'impression 3D ont également du mal à couvrir la demande croissante). nombre de sous-types technologiques et de technologies hybrides).

● Extrusion de matériaux

● Polymérisation par réduction

● Fusion sur lit de poudre

● Injection de matière

● Spray adhésif

● Dépôt d'énergie dirigé

● Stratification de feuilles

Classement de l'impression 3D

Stéréolithographie (SLA) , également connue sous le nom de stéréolithographie, est basée sur le principe de photopolymérisation de résines photosensibles liquides, c'est-à-dire que le matériau liquide se photopolymérise rapidement sous l'irradiation d'une lumière ultraviolette d'une longueur d'onde et d'une intensité spécifiques, et que le matériau se transforme de liquide en solide. Le réservoir de liquide est rempli de résine photosensible liquide, et le faisceau laser peut être balayé sur la surface du liquide sous l'action du miroir de déviation, et le liquide est durci à l'endroit où le point lumineux est balayé. Lorsqu'une couche de numérisation est terminée, la zone non éclairée est encore de la résine liquide. La plate-forme élévatrice abaisse la plate-forme et la couche formée est recouverte d'une couche de résine, et le grattoir aplatit la surface liquide de la résine avec une grande viscosité, puis scanne la couche suivante. La couche nouvellement durcie est fermement collée à la couche précédente, et ainsi de suite jusqu'à ce que la pièce entière soit fabriquée et qu'un modèle solide tridimensionnel soit obtenu.

Technologie de fabrication solide en couches (LOM) consiste à former des pièces par découpe laser et collage de matériaux fins (tels que du papier couché sur la face arrière), également connu sous le nom de fabrication de solides laminés. Le processus consiste d'abord à coller le papier enduit de colle thermofusible à travers le rouleau chauffant lié par pression, à ce moment situé au-dessus du laser selon les données obtenues par le modèle CAO stratifié, à découper une couche de papier dans le contour interne et externe. de la pièce, puis une nouvelle couche de papier est superposée sur le dessus, collée par le dispositif de pressage à chaud, le laser est à nouveau découpé. Cette méthode se caractérise par un taux de formage élevé et un faible coût.

Frittage sélectif laser (SLS) chauffe sélectivement des poudres fusibles ou non métalliques (telles que la paraffine, le plastique, le sable résineux, le nylon, etc.) couche par couche à travers un faisceau laser pour atteindre la température de frittage et les fritter en forme. Lorsque la première couche de frittage est terminée, l'établi abaisse la hauteur de la couche suivante, étale la poudre de la couche suivante, puis scanne la deuxième couche, la couche nouvellement frittée est fermement liée à la couche précédente, et ainsi de suite. et enfin une entité tridimensionnelle frittée correspondant au modèle CAO.

Le principe de base du FDM est de contrôler le déplacement de la buse de chauffage dans le plan XY et la direction Z en fonction des informations du profil de section transversale. Le matériau du fil (tel que le fil en plastique, le fil de paraffine, etc.) est envoyé à la buse par le mécanisme d'alimentation en fil, chauffé et fondu dans la buse, puis enduit sélectivement sur la table de travail, rapidement refroidi pour former une couche de croix -contour de section, superposition couche après couche et enfin devenir un prototype rapide. Le principe du processus de moulage peut être utilisé pour fabriquer des moules en cire pour le moulage de précision et des moules femelles pour le moulage. C’est un moyen efficace de développer la fabrication micromécanique.

Opportunités et défis

À l'heure actuelle, l'industrie de l'impression 3D se concentre sur l'aérospatiale, l'automobile, les équipements médicaux et d'autres domaines, et son échelle est en constante expansion et le niveau technique s'améliore constamment. Un soutien politique pertinent, comprenant d'importants investissements en recherche et développement, des subventions à l'innovation et des politiques préférentielles, a favorisé le développement de l'industrie. Dans le même temps, l’industrie de l’impression 3D est confrontée à de nombreux défis, tels que les matériaux, les limitations mécaniques et les coûts. L’industrie de la fabrication additive se situe à l’intersection de l’innovation et de la transformation économique, et l’avenir est plein de défis et d’opportunités.