L’une des méthodes les plus avancées dans le domaine de la fabrication additive est le procédé Cold Metal Fusion, une solution développée par Headmade Materials, pour créer des pièces métalliques imprimées en 3D à partir d’imprimantes 3D SLS. Pour rappel, la procédé Cold Metal Fusion n’est pas un procédé d’impression 3D mais une solution qui peut être associée aux imprimantes 3D SLS pour produire des pièces métalliques imprimées en 3D.
Récemment, le fabricant d’imprimantes 3D SLS Sintratec a fourni des instructions détaillées sur la manière d’utiliser le processus de fusion à froid sur son imprimante 3D Sintratec S2 pour la préparation finale de pièces métalliques.
Voici comment vous pouvez fabriquer des pièces automobiles légères à l’aide du processus CMF et d’une imprimante 3D de Sintratec.
Le processus d’impression 3D commence par l’identification de la géométrie complexe de la pièce légère, puis par l’utilisation de la plateforme tous matériaux de Sintratec. La Sintratec S2 et le module de construction MCU-160 sont utilisés pour l’impression 3D de pièces automobiles légères.
L’acier à outils M2 et l’acier inoxydable 17/4PH créés par Headmade Materials pour la technologie SLS sont les deux seuls matériaux disponibles traitables par le procédé CMF pour fabriquer la pièce métallique. Toutefois, Sintratec préconise dans ses lignes directrices l’utilisation de l’acier inoxydable 17/4PH pour l’impression 3D d’engrenages automobiles.
La première étape est la « préparation du travail d’impression » où, comme pour le processus standard de frittage sélectif par laser (SLS), le modèle 3D est d’abord préparé dans le logiciel Sintratec Central. Une fois cela fait, le modèle 3D est importé, dupliqué et arrangé pour construire le volume. À ce stade, il faut se méfier du rétrécissement de la conception CAO au cours de la phase de frittage. Ce retrait varie en fonction du matériau ; pour le 17/4PH, il est de 14 %.
Une fois la configuration terminée, le travail d’impression doit être découpé et exporté vers le système par le biais d’une clé USB ou d’un réseau local. Les conteneurs de poudre du module de construction de la station de manutention sont ensuite remplis de matériau Headmade 17/4PH en calculant automatiquement la quantité de poudre.
La deuxième étape est « l’impression et le dépouillement » où une imprimante 3D Sintratec S2 est utilisé pour le module de fusion. Tout d’abord, la tâche d’impression est sélectionnée pour lancer l’impression 3D à l’aide de l’écran tactile. Comme il s’agit d’un procédé de fusion métallique à froid, le lit de poudre est maintenu à une température beaucoup plus basse (50°C) que les polymères conventionnels afin de stabiliser le processus d’impression 3D et de réutiliser les matériaux non frittés. Comme pour le processus polymère, le mode de construction est retiré pour dépoudrer les pièces vertes dans la station de manutention.
La troisième étape est le « post-traitement », où les derniers morceaux de poudre restés après le dépoudrage sont éliminés dans la station de lavage à l’aide d’un jet d’eau de 30 bars, ce qui garantit une finition lisse et une grande précision de l’impression 3D. Cette étape est cruciale dans la fabrication additive, car les pièces vertes sont très fragiles et doivent être manipulées avec précaution. La matrice de liant plastique avec les pointes métalliques qui en sortent rend les pièces vertes plus susceptibles de se casser. La pièce verte atteint une résistance élevée lorsque le plastique fond et remplit les cavités à l’étape de l’impression.
La quatrième étape consiste à « découper les pièces vertes » en les chargeant sur un plateau et en les amenant à la station de découennage. Le solvant acétone présent dans la chambre de déliantage pénètre les parois des pièces vertes et commence à extraire les composants en plastique à mesure que le solvant inonde la chambre et que la température augmente progressivement. Les pièces sont retirées pour un traitement ultérieur après une nuit de déliantage ; à ce stade, elles sont appelées « pièces brunes ».
Au cours de la cinquième étape, appelée « frittage des pièces brunes », les pièces brunes sont transférées dans un four de frittage tandis que la chambre est chauffée à plus de mille degrés pour permettre aux particules de métal de former une pièce métallique dense et de brûler les derniers morceaux de plastique. Quelle que soit la taille du four et le nombre de pièces brunes traitées, le frittage doit durer de 10 à 15 heures. Une fois le frittage terminé, les pièces métalliques sont retirées pour donner la touche finale.
Le résultat final de ce processus d’impression 3D en cinq étapes d’un engrenage automobile léger est une pièce en acier inoxydable 17/4PH pur, sans aucun résidu de plastique.
Sintratec assure que les pièces métalliques créées par fabrication additive présentent le même niveau de performance mécanique que celles générées par fabrication conventionnelle. En revanche, les pièces métalliques créées par le procédé CMF dépassent les normes MIM, car elles présentent un excellent allongement de 13,2 % après durcissement. Avec le matériel CMF Alliance, cette technologie aidera les utilisateurs d’équipements automobiles légers à gérer les porosités, car la conception comporte des canaux à écoulement libre qui leur confèrent des propriétés mécaniques supérieures.
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