Le livre blanc Velo3D explique comment l'impression 3D métal transforme la production d'outillage

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Alors que la fabrication additive (FA) passe du faible volume à l'échelle, les spéculations se sont multipliées sur le temps qu'il faudra pour que la FA soit prête à être utilisée dans la production de masse. Cela est particulièrement vrai en ce qui concerne la FA métallique, compte tenu de son potentiel de rationalisation de la fabrication des composants les plus complexes dans les produits les plus précieux de l'industrie lourde.

Alors que les performances de certains systèmes AM métalliques existants restent fragmentées, ce qui rend la normalisation difficile, les progrès globaux dans la qualification des matériaux métalliques pour les applications AM ont considérablement augmenté au cours des dernières années. Une entreprise responsable de la commercialisation de ces progrès, Velo3D, a récemment publié un livre blanc illustrant l'impact réel que la FA peut avoir sur l'outillage automobile - une entrée indirecte sur le marché de la production de masse.

Cela peut être vu dans un large éventail de contextes, bien que le livre blanc Velo3D - les inserts pour le moulage sous pression - soit un domaine particulièrement mûr pour la FA métallique. Un prochain article expliquera comment la solution de fabrication additive métallique entièrement intégrée de Velo3D, en particulier, est optimisée pour relever le défi de l'impression d'inserts moulés sous pression en métal. Ici, je vais commencer à expliquer comment la FA métallique s'harmonise avec les méthodes de fabrication conventionnelles pour accélérer le processus de moulage sous pression dans la production de masse automobile.

Le livre blanc, intitulé "Comment la fabrication additive transforme l'outillage", présente son sujet central au moyen du terme "fabrication conventionnelle activée par la FA". Bien que je ne connaisse pas l'expression, j'ai immédiatement compris le concept auquel elle se réfère, étant donné l'utilisation croissante de l'impression 3D à cette fin, surtout dans des domaines comme l'aérospatiale, l'énergie et l'automobile. L'essentiel est qu'en utilisant la FA pour produire des composants d'outillage, les opérations de fabrication peuvent à la fois accélérer la production de pièces d'utilisation finale et mettre en œuvre des caractéristiques de conception et de performance qui seraient impossibles avec les méthodes traditionnelles.

Le moulage sous pression consiste à verser du métal en fusion dans deux moules ("matrices") et à attendre que le métal refroidisse complètement. Lorsque la pièce refroidit et se solidifie ainsi, les broches éjectent le produit fini. Cet aspect - métal entièrement refroidi - est la clé de l'ensemble du processus, et pour que cela se produise à la vitesse requise pour la production de masse, les inserts moulés sous pression ont tendance à utiliser, dans le cadre de leur conception, des canaux de refroidissement, dans lesquels le liquide de refroidissement est injecté, pour accélérer la chute de température et la solidification.

Étant donné que le métal ne peut être éjecté qu'après que chaque section de la pièce soit solide, la dernière section à refroidir retarde toute l'opération. Selon Velo3D, attendre que l'insert moulé sous pression refroidisse représente environ 70 % du temps de fabrication d'une pièce moulée sous pression. C'est donc clairement la phase qui doit être ciblée pour accélérer le processus de production, et même les plus petits gains mesurables ici pourraient finalement avoir un impact global. Cela explique pourquoi l'optimisation des canaux de refroidissement est si singulièrement conséquente.

Cependant, il y a une limite stricte à ce qui peut être fait sur ce front avec les méthodes de fabrication conventionnelles. Les canaux de refroidissement traditionnels sont généralement percés dans la matrice en lignes droites avec des intersections à 90 degrés. Cela limite les options géométriques pour délivrer le fluide de refroidissement et crée des sites d'initiation de fissures aux intersections.

Metal AM résout les deux problèmes : des canaux de refroidissement peuvent être imprimés dans la structure des inserts moulés sous pression qui peuvent ensuite être ajoutés aux zones de patch de matrice plus grandes avec les temps de refroidissement les plus longs avec une section qui peut amener le liquide de refroidissement au point optimal. Ils peuvent être conçus dans des formes qui permettent au liquide de refroidissement d'atteindre les zones d'une pièce qui prennent le plus de temps à se solidifier, ou les sections où les propriétés du matériau sont essentielles à maintenir. Ceux-ci sont connus sous le nom de "canaux de refroidissement conformes" et constituent l'une des grandes réussites de l'entrée de la FA dans le paysage des pièces d'utilisation finale.

Dans le même temps, toutes les plates-formes de FA en métal ne sont pas à la hauteur de cette tâche, même si certaines y sont parfaitement adaptées. En particulier, le Velo3D Sapphire XC, soutenu par les plates-formes logicielles propriétaires entièrement intégrées de l'entreprise, est juste la machine pour le travail. Encore une fois, cela sera expliqué dans un prochain article, mais toute personne intéressée à découvrir par elle-même peut télécharger le livre blanc ici.

Images reproduites avec l'aimable autorisation de Velo3D

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