Fabrication additive

Bien choisir sa technologie de fabrication additive

Les technologies de fabrication additive sont nombreuses et leur choix dépend de critères technico-économiques. Voici les critères auxquels permettent de répondre les trois principales technologies de fabrication additive.

Les critères de choix d'une technologie

Le choix d’une technologie de fabrication additive dépend totalement des exigences définies au cahier des charges et du matériau désiré.

schéma des procédés de fabrication additive

Coûts faibles et variétés de matériaux élevés

Le procédé de fabrication additive par extrusion de matière, aussi appelé FDM, est le plus connu du grand public. La liste des matériaux disponibles est très grande, ce qui laisse beaucoup de possibilités.

Le coût du FDM peut varier fortement en fonction des matériaux et des machines choisies, mais cette technologie reste la plus abordable pour les applications de prototypage. La faible productivité est le point faible du FDM.

Aspect esthétique et précision

Si on désire avant tout disposer de pièces esthétiques, avec de beaux états de surface lisses, il est préférable de se tourner vers une technologie utilisant des résines photosensibles. Les procédés par extrusion de matière seront e plus souventà écarter.

En revanche, ces résines photosensibles ont un coût très élevé et le choix des matériaux est limité, ce qui est tout l’inverse du FDM.

Productivité et liberté de design

Le frittage de poudres, typiquement le SLS, est l’un des procédés qui permettent d’atteindre la plus grande productivité actuellement ((jusqu’à un maximum d’environ 7 L par heure)

De plus, comme il n’est pas nécessaire d’utiliser des supports de fabrication, ce procédé permet de très grandes libertés au niveau des design.

Il existe encore peu de matériaux disponibles en SLS : principalement des polyamides (PA11 et PA12) et quelques matériaux flexibles.

diagramme matériaux en SLS

Quels matériaux choisir pour la fabrication additive ?

En fabrication additive, le choix des matériaux dépend des possibilités offertes par les différentes technologies. Ainsi, les matériaux thermodurcissables ne sont disponibles qu’en photopolymérisation, car ils sont synthétisés à partir de précurseurs liquides.

L’extrusion de matière permet de fabriquer des pièces à partir d’une grande variété de thermoplastiques, même les plus techniques comme le PEEK ou le PEI.

En revanche, le choix des poudres pour le frittage est beaucoup plus limité, le matériau le plus utilisé étant le polyamide.

Enfin, si tous les procédés admettent la présence de charges de renfort dans les matériaux, l’extrusion de matière a également une plus grande souplesse à ce niveau.

Les matériaux disponibles en fabrication additive polymère (liste non exhaustive)

 

Matières plastiques

Charges/renforts

 

Thermoplastiques

Thermodurcissable

Photopolymérisation

N/A

Acrylate, époxy

Céramiques, billes de verre

Frittage de poudre

PA11, PA12, PA6, PEKK, TPU, PP

N/A

Aluminium, fibres de carbone, billes de verre

Extrusion de matière

ABS, PLA, HIPS, PC, PEI, PA, POM, TPE, TPU, ASA, PEEK, PSU, Copolyester

N/A

Métal, bois, fibres de carbone, fibres de verre, graphite

 

Quelles sont les propriétés des pièces obtenues en fabrication additive ?

Les propriétés des pièces sont extrêmement variables, selon les procédés, les matériaux et le design.

Voici quelques caractéristiques mécaniques typiques :

  • Les propriétés des pièces obtenues en fabrication additive sont généralement moins bonnes suivant l’axe Z, à cause du caractère anisotrope et de la porosité. C’est moins le cas en stéréolithographie.
  • Les machines utilisant une fibre de carbone continue permettent d’obtenir des propriétés mécaniques bien supérieures. 

Exemple : dans le sens de la fibre, le module de Young d’un polyaramide renforcé par de la fibre de carbone continue est 20 fois supérieur à celui d’un polyamide.

La fabrication additive pour répondre aux cahiers des charges les plus exigeants

La fabrication additive polymère permet parfois de réaliser des pièces plus performantes que par des procédés traditionnels.

Exemple : le secteur aéronautique cherche en permanence à réduire le poids de chaque pièce composant un appareil. Il est désormais possible de remplacer certaines pièces aéronautiques en titane par de la fabrication additive polymère. À cahier des charges équivalent, cela permet dans certains cas d’obtenir des pièces jusqu’à 35 % plus légères.

 

Chaque technique de fabrication additive possède ses avantages. Le FDM propose un grand choix de matériaux, le SLS une productivité plus élevée et la photopolymérisation permet d’obtenir des pièces d’un aspect esthétique supérieur.

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