Les procédés d'impression 3D metal pour l'industrie
L'impression 3D metal regroupé les procédés de fabrication additive qui construisent des pièces metalliques couche par couche a partir d'un fichier numérique CAO 3D. Le procédé SLM (Selective Laser Melting), aussi appele fusion laser poudre, est le plus repandu pour les pièces de haute précision : un laser de 200 a 1 000 W fond selectivement des couches de poudre metallique de 20 a 80 micrometres d'épaisseur déposées sur un plateau. L'épaisseur de couche et le pas de laser definissent la résolution verticale et la précision geometrique finale, généralement de l'ordre de 0,1 a 0,2 mm avant post-traitement. La chambre de fabrication est maintenue sous atmosphère inerte (argon ou azote) pour éviter l'oxydation des poudres.
Les matériaux compatibles avec l'impression 3D metal par fusion laser couvrent les principales familles metallurgiques : acier inox 316L et 17-4PH, acier outil H13, titaneTi-6Al-4V, superalliage Inconel 718 et 625, aluminium AlSi10Mg et cobalt-chrome pour les applications medicales. La fabrication additive présenté un avantage majeur sur l'usinage pour les geometries complexes : les canaux de refroidissement conformes dans les moules d'injection, les treillis allegissants pour l'aeronautique, les implants osseux a structure poreuse et les pièces a parois minces multidirectionnelles sont impossibles ou très coûteux a produire par enlèvement de matière. Le taux de valorisation de la poudre dépasse 95 % car la poudre non fondue est récupérée et recriblée.
Les pièces issues de l'impression 3D metal necessitent généralement plusieurs post-traitements avant utilisation. Le traitement thermique de detensionnement (encore sous azote ou argon) est indispensable pour libérer les contraintes internes générées par les gradients thermiques lors de la fusion laser poudre. Le traitement HIP (Hot Isostatic Pressing) sous pression de gaz (100-200 MPa a 1 000-1 200 degrés C) ferme les pores residuels et homogeneise la microstructure pour atteindre 100 % de la densité theorique. Un usinage de finition par tournage ou fraisage CNC est ensuite applique sur les surfaces fonctionnelles pour atteindre les tolerances IT6-IT7 et les rugosites Ra requises par les specifications du bureau d'études.
