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Le frittage laser direct de poudre métallique (DMLS) - Comment ça marche?
Le CRDM utilise actuellement deux machines de frittage laser de poudre métallique (Direct Metal Laser Sintering, DMLS) EOS : la EOSINT M 270 et la EOSINT M 250 Xtended. Ces deux systèmes fonctionnent grâce à une plaque métallique rigide (d’épaisseur allant de 13mm à 45mm) sur laquelle les pièces ou empreintes construites sont ancrées. La première couche de poudre métallique est fusionnée sur cette plaque, grâce à un laser Yb de 200W pour la M270 et un laser CO² de 250watt pour la M250. En raison de la chaleur produite lors de cette opération, les empreintes d'outillage denses fabriqués sans plaque de construction risquerait de se déformer en raison des différents taux de contraction. Lors de la fabrication de pièces en DMLS, le logiciel permet la fabrication d'une structure de support entre le modèle et la plaque qui peut être par la suite détachée, de manière similaire au système de stéréolithographie.
Pendant l'opération, le vérin pneumatique de la chambre de distribution se lève pour permettre à une couche de poudre d'épaisseur déterminée, de 20 à 60 microns, d'être étalée de façon homogène sur la plaque par le racloir. Le rayon laser, guidé par un système d'optique automatisé, fond alors la couche, la fusionnant avec la couche précédente. A fur et à mesure de la fabrication couche par couche, le composant frittée s'abaisse graduellement dans la chambre de frittage jusqu'à ce qu'il soit achevé. Pour finir, la poudre est brossée pour révéler la pièce frittée terminée.
Veillez vous reportez au fiches techniques pour les matériaux actuellement disponibles: Nickel-Bronze, Acier Inoxydable, Chrome Cobalt, MSD1 et PH1.
Toutes les pièces frittées réalisées à partir de ces matériaux peuvent être soudées, usinées, micro-sablées, polies et revêtues/métallisées si nécessaire. La poudre non touchée par le laser peut être réutilisée sans aucune restriction.
Acier Inoxydable GP 1
L’Acier inoxydable GP 1 est un pré alliage d’acier inoxydable sous forme de poudre fine. Sa composition correspond à la dénomination US 17-4 PH et européenne 1.4542 et répond aux exigences de l’AMS 5643 pour la composition en Mn, Mo, Ni, Si, C, Cr et Cu. Ce genre d’acier et caractérisé pour sa grande résistance à la corrosion et ses bonnes propriétés mécaniques, plus particulièrement son excellente ductilité obtenu grâce au frittage laser, et est employé couramment dans différentes application d’ingénierie.
Acier Inoxydable PH1
L'acier inoxydable PH1 est un acier inoxydable pré-allié sous la forme de poudre fine. Ce genre d'acier est caractérisé pour avoir une très bonne résistance à la corrosion et d’excellentes propriétés mécaniques, particulièrement dans l'état durci par précipitation. Ce type d'acier est employé couramment dans differents domaine comme le domaine médical, spatial et d'autres applications de technologie exigeant des duretés élevées, résistance à la corrosion...
Ce matériel est idéal pour beaucoup d'applications de « construction directe » (DirectPart) comme les prototypes fonctionnels en métal, les produits de petite série, les produits individualisés ou les pièces de rechange. Une des applications potentielle est la realisation d’outils de moulage injection pour le traitement des plastiques corrosifs.
Les paramètres standards de frittage realisent la géométrie entière avec des epaisseurs de couche de 20 µm, mais il est également possible de construire avec des couches de 40µm pour augmenter la vitesse de production. L’utilisation de ces parametres permettent d’obtenir des propriétés mécaniques assez uniformes dans toutes les directions. Des pièces faites à partir de l'acier inoxydable PH1 peuvent être usinées, étinceler-érodé, soudé, micro grenaillé, poli et enduit s'il y a lieu.
ACIER MS1
L'acier MS1 est un acier de ultra haute résistance pré-allié sous la forme de poudre fine. Sa composition correspond à 18% Ni Maraging 300 de la classification des USA, Européenne 1.2709 et à la classification allemande 3NiCoMoTi 18-9-5. Ce genre d'acier est caractérisé pour avoir des propriétés mécaniques très bonnes, et en étant facilement traitable par cahleur utilisant un processus âge-durcissant thermique simple pour obtenir d’excellentes duretés et force.
Ce matériel est idéal pour beaucoup d'applications d'outillage (DirectTool) comme des outils pour injection plastique, moulage mécanique sous pression d’alliages légers, poinçonnage, de l'extrusion etc., et également pour des pieces de haute performance industrielle , par exemple dans le domaine spatial et les courses automobiles...
Les paramètres standards de frittage realisent la géométrie entière avec des epaisseurs de couche de 40µm, mais la technique « de peau et noyau » peut etre utiliser pour augmenter la vitesse de production. L’utilisation de ces parametres permettent d’obtenir des propriétés mécaniques assez uniformes dans toutes les directions.
Les pièces établies de l'acier MS1 sont facilement usinables après construction et peuvent être facilement durcies à 50 HRC en utlisant le process de durcissement a 490°C pendant 6 heures. Les pièces peuvent être usinées, étinceler-érodé, soudé, micro grenaillé, poli et enduit s'il y a lieu avant et apres durcissement.
Chrome Cobalt MP1
La composition du Chrome Cobalt EOS MP1 est conforme à la composition UNS R31538 d’alliage fort en carbone CoCrMo. In ne contient pas de nickel (< 0.1 %), peut être stérilisé et peut être utilisé pour des applications dans le domaine du biomédical. Les pièces frittées sont caractérisées par une structure cristalline granulaire fine et uniforme. Elles sont conformes à la norme ISO 5832-4 et ASTM F75 pour les implants moulés en alliage CoCrMo, ainsi qu’aux normes ISO 5832-12 et ASTM F1537 pour les implants forgés en alliage CoCrMo sauf pour ce qui concerne l’élongation résiduelle. L’élongation résiduelle peut être augmentée pour répondre à cette norme par Compactage Isostatique à Chaud (CIC)
Nickel Bronze DM20 (Nickel-Bronze)
La poudre DirectMetal 20 (DM20) est une poudre métallique très fine à base de bronze. Les pièces réalisées en DM20 offrent de bonnes propriétés mécaniques et une excellente définition de détails ainsi qu'un état de surface de qualité. Les surfaces peuvent être facilement traitées par microbillage après la fabrication ou polies sans difficulté. Ce mélange de poudre, spécialement conçu pour le DMLS contient différents composants qui se dilatent pendant l'opération de frittage laser, compensant ainsi partiellement le retrait naturel du frittage et permettant ainsi l'obtention d'une très haute précision.
Ce matériau est idéal pour la plupart des applications de prototypage d'outillage de moulage par injection et pour de nombreuses applications de prototypes métalliques fonctionnels. Il offre une vitesse de fabrication très élevée et convient particulièrement aux outils et pièces de grande taille. Il offre également de nombreux paramètres de fabrications qui permettent d'obtenir par exemple une large gamme de propriétés mécaniques et de vitesses de fabrication.
Les paramètres standard utilisent des couches de 20 microns d'épaisseur pour les parties apparentes et de 60 microns pour les parties internes, mais pour une fabrication plus rapide, la pièce entière peut être faite en couches de 40 microns pour les surfaces et 80 microns pour le noyau, et même par couches de 60 microns pour les surfaces et le noyau. Parce qu'elles utilisent des paramètres de surfaçage normalisés, les propriétés mécaniques sont relativement uniformes dans toutes les directions ce qui est particulièrement bénéfique pour de nombreuses applications de production directe de pièce. Les pièces construites en DM20 ont également une bonne résistance à la corrosion.
Des applications traditionnelles pour le DM20 sont la fabrication de moules d'injection pour des moulages jusqu'à plusieurs dizaines de milliers de pièces en thermoplastiques utilisant des paramètres d'injection standard, ainsi que la fabrication directe de prototypes métalliques fonctionnels.
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