Destinée au laboratoire de recherche de l’armée américaine de CCDC – (Combat Capabilities Development Command) (DEVCOM) – , 3D Systems développe actuellement une imprimante 3D métal qui améliorera les principales chaînes d’approvisionnement associées aux munitions à longue portée, aux véhicules de combat de nouvelle génération, aux hélicoptères, et aux capacités de défense aérienne et antimissile.
Pour rappel, le développement de l’imprimante 3D a été annoncé l’année dernière, à la suite d’un contrat de 15 millions de dollars, signé avec l’armée américaine.
A ce jour, le fabricant peut déjà révéler que cette machine va combiner plusieurs lasers (9 pour être exact), une chambre de fabrication de grande taille (de 1 m x 1 m x 600 mm) et de procédés uniques de dépôt du matériau.
Développement et premiers tests
3D Systems est connue pour ses nombreuses solutions dans les matériaux, matériel, logiciels et services. Ce développement particulier rappelle la capacité de l’entreprise à développer des solutions personnalisées pour chaque utilisateur.
Dans le cas précis, le fabricant s’inspire des technologies de ces plateformes existantes telles que la plate-forme d’impression directe en métal (DMP), essentielle aux imprimantes 3D DMP Flex 350, DMP Factory 350 et DMP Factory 500.
« Le développement et la démonstration de cette technologie inédite ont d’importantes conséquences sur notre base industrielle, car elle façonne et transforme la chaîne d’approvisionnement qui l’entoure », a déclaré Lisa Strama, présidente et PDG de NCMS. « Ce projet a également permis la possibilité unique de planifier et de gérer simultanément un écosystème complexe pour apporter un avantage concurrentiel immédiat aux fabricants américains. »
Les premiers tests d’impression ont été réalisés en fin du mois d’octobre, au moyen d’un procédé de dépôt sélectif de poudre. Ce concept unique limite la quantité de matériau nécessaire pour produire de très grandes pièces en ne déposant le matériau que là où il est nécessaire, ce qui accélère le délai de réalisation de la pièce finale tout en réduisant le coût en matériau. La chambre de fabrication est également dotée d’une plaque d’impression chauffée pour réduire les contraintes thermiques et améliorer la qualité des dépôts pendant la fabrication.
Selon le développeur, la trajectoire optique est une caractéristique clé de l’imprimante 3D car elle permet à chacun des neuf lasers de l’imprimante nouvelle génération d’utiliser son propre système de surveillance de la cuve d’immersion pour un meilleur contrôle de la qualité. Le fait d’utiliser le même système optique que celui de sa plate-forme DMP permet à l’entreprise de tirer avantage de son portefeuille de matériaux dont les composants ont été testés et ajustés de manière approfondie pour offrir des performances optimales. L’utilisation des données associées à ces matériaux haute performance accélère le développement de nouveaux matériaux.
L’entreprise intègre également son concept de chambre sous vide pour offrir une qualité élevée et reproductible. Le processus d’inertage de 3D Systems est beaucoup plus rapide et consomme bien moins d’argon (au moins 10 fois moins) que les imprimantes 3D de métal traditionnelles. Le processus d’inertage réduit considérablement le niveau d’oxygène pendant le traitement, qui passe à moins de 25 ppm, une véritable révolution par rapport aux 500 à 1 000 ppm obtenus avec la plupart des imprimantes 3D de métal traditionnelles. On obtient ainsi des pièces particulièrement résistantes et d’une grande pureté chimique, tandis que la qualité de la poudre reste élevée tout au long de la durée de vie du matériau. Le coût total d’achat de l’argon comprimé est ainsi considérablement réduit sur la durée de vie de la machine, et des économies sont réalisées grâce au caractère réutilisable de la poudre, pour un coût total d’exploitation plus bas.
L’intégration de six appareils photo reflex mono-objectif (SLR) à fort contraste dans la chambre de fabrication permet d’obtenir une vue d’ensemble de la création in situ. Chaque appareil photo est positionné au-dessus du lit de poudre et offre une vue plongeante directe. Ce point de vue unique évite d’avoir à manipuler des images, ce qui permet d’obtenir des données de création en temps réel, et donc d’accélérer le processus. Le microprogramme du système capture toutes les données numériques, y compris les données du capteur, les informations de position, les données de la cuve d’immersion et les images du lit de poudre, dans une base de données SQL. Ceci permet d’avoir une vision complète de la création, ce qui est indispensable pour pouvoir valider et qualifier la pièce et le processus. En outre, 3D Systems utilise le même logiciel de fabrication additive éprouvé que dans sa plate-forme DMP pour optimiser les conceptions et rationaliser les processus afin d’accélérer les temps d’impression et de réduire la consommation de matériaux.
« Depuis sa création, 3D Systems axe ses activités sur l’innovation, et ses clients sont les catalyseurs de cette stratégie », a déclaré Chuck Hull, cofondateur et directeur de la technologie chez 3D Systems. « Notre collaboration avec l’ARL nous pousse à intensifier nos activités de recherche et de développement pour que le laboratoire puisse atteindre ses objectifs, et cela nous a permis de réaliser plusieurs premières. Les résultats obtenus au cours des premières phases de ce projet alimenteront les suivantes, et l’ARL pourra ainsi augmenter ses capacités et dynamiser sa chaîne d’approvisionnement. »
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