Machine fabrication additive laser

Les machines de fabrication additive

Les procédés de fabrication additive permettent de réaliser une pièce grâce aux dépôts successifs de couches de matière. Au cours des dernières années, les procédés de fabrication additive laser se sont considérablement développés avec l’arrivée de nouvelles technologies combinées aux sources laser qui ont contribué à cet essor au sein des secteurs industriels. L’intégration des machines de fabrication additive laser dans la chaîne de production permettent de réduire les coûts et les déchets. Ce type de procédé offre la possibilité de fabriquer une grande diversité de pièces suivant des géométries et des matériaux variés. La fabrication additive sur lit de poudre est utilisée pour des pièces de faibles dimensions nécessitant une précision de dépôt élevée. La fabrication additive laser par projection de poudre ou par apport de fil est davantage adaptée aux pièces de grandes dimensions et aux cadences de production plus élevées. Industrial Laser Systems accompagne les industriels pour implanter ces solutions innovantes de fabrication additive laser afin d’améliorer leur capacité de productions.

Les machines de fabrication additive laser avec apport de fil

Grâce aux avancées récentes des dispositifs optiques laser, la capacité à construire un volume en 3D grâce à un apport de fil fondu par faisceau laser s’est améliorée, suscitant ainsi l’intérêt des industriels. Ce procédé, proche du brasage laser, est appelé fabrication additive laser-fil (ou WLAM pour Wire Laser Additive Manufacturing). 

Moins couteux que la poudre, l’utilisation du fil comme métal d’apport garantit un rendement matière de 100% et supprime les contraintes liées à la gestion des poudres. Le faisceau laser permet de mieux contrôler l’apport de chaleur par rapport aux procédés de fabrication additive arc-fil. Cette particularité permet de limiter les déformations thermiques au cours des cycles de dépôt tout en améliorant les propriétés de la pièce post-process. 

Actuellement, la fabrication additive laser-fil offre une alternative aux procédés à l’arc pour la réalisation de pièces de grandes dimensions avec un minimum de déformations thermiques.

Les recherches actuelles doivent encore approfondir les connaissances du procédé pour diversifier les matériaux pouvant être déposés. Les premières pièces réalisées laissent envisager une grande diversité d’applications comme le rechargement, la réparation ou la création d’un volume 3D. Plusieurs programmes de recherches ont été lancés en France et en Europe afin de mieux maitriser et d’élargir les applications de ce nouveau procédé de fabrication additive laser-fil.

Industrial Laser Systems participe aussi à l’un de ces programmes avec pour objectif de mettre au point un démonstrateur industriel qui servira de base à une machine standard de fabrication additive laser-fil.

Avantages des machines de fabrication additive laser avec apport de fil :

• Réduction du coût de matière première
• Rendement matière égal à 100%
• Suppression des contraintes liés au métal d’apport sous forme de poudre
• Polyvalence de la machine pouvant être employé pour du rechargement, de la réparation de pièce ou de la fabrication additive
• Meilleur contrôle de la chaleur 

Démonstrateur de construction additive laser par fil, basé sur une configuration de type portique, avec un volume de 500 mm3, cette machine à pour objectif de réaliser des pièces entières ou de rajouter des fonctionnalités sur des éléments existants à fortes valeurs ajoutées. Elle servira de base à une gamme de machines standards.

Les machines de fabrication additive laser par projection de poudre (LMD)

Afin de pouvoir travailler sur de plus grands volumes, les machines de construction additive laser par projection de poudre ont commencé à voir le jour. Issue de la même technologie que celle utilisée pour la réparation de pièces aéronautiques, la poudre est projetée et fondue par un faisceau laser en sortie d’une buse haute pression (tête de rechargement). Ce procédé permet de réaliser des pièces de plus grand volume mais requièrent une protection draconienne due à l’environnement dans lequel la poudre est projetée : sas d’entrée, pièce en surpression, combinaison pour les opérateurs avec filtration de l’air, recyclage des poudres, etc. Industrial Laser systems a fabriqué pour un grand donneur d’ordre de l’aéronautique une machine de construction additive laser par projection de poudre, intégrant un robot et deux sources laser à diodes dans une enceinte à atmosphère contrôlée. Cette machine LMD permet la réalisation de pièces prototypes mais aussi la réparation de pièces spécifiques.

Avantages des machines de fabrication additive laser par projection de poudre :

• Faible apport thermique
• Réparation et rechargement de pièces
• Dépôts de composition différente au substrat

Machine laser de construction additive par projection de poudre, avec une boite à gants en atmosphère contrôlée. Intègre deux sources laser à diode avec deux configurations optiques différentes dont un zoom avec variation du spot en dynamique.

Les machines de fabrication additive laser sur lit de poudre (SLM)

La démocratisation de l’impression 3D grand public a changé la fonction des pièces déposées et notre manière de les concevoir. La fabrication additive laser de type SLM permet de réaliser des pièces céramiques, métalliques ou polymère à partir de la fusion de couches successives de poudre. Utilisées pour la réalisation de pièce de petite dimension, les machines SLM permettent d’atteindre une grande précision dimensionnelle sur des pièces de complexité géométrique élevée. Industrial Laser Systems est un des acteurs dans ce domaine et fabrique depuis plusieurs années des machines de type SLM pour un grand industriel de renommée internationale.

Avantage des machines de fabrication additive laser sur lit de poudre (SLM) :

• Complexité géométrique élevée
• Précision dimensionnelle élevée
• Bonne état de surface
• Post-usinage non nécessaire

Machines laser de construction additive type SLM. Elles Intègrent des sources laser ayant des longueurs d’ondes différentes adaptées au procédé du client.