Production System P-50 (crédits photo Desktop Metal)
Dans un marché aussi récent que celui de la fabrication additive métallique où le besoin de développer des matériaux est essentiel pour entendre pouvoir rivaliser avec les techniques traditionnelles et se présenter comme une véritable option de production, l’ajout de nouveaux métaux est toujours une bonne nouvelle. Cette semaine, c’est la pépite montante Desktop Metal qui a annoncé la qualification de l’acier 4140 pour sa gamme industrielle Production System. Une première pour l’impression 3D à jet de liant.
Généralement utilisé pour fabriquer des pièces forgées, l’acier 4140 est un matériau particulièrement intéressant car très polyvalent. Ses propriétés permettent d’accéder à un grand nombre d’applications. Faiblement allié, soit seulement 1% Cr-Mo comme éléments d’alliage de renforcement, cet acier est connu pour être un métal dur, doté d’une résistance à la traction élevée et d’une bonne résistance à l’abrasion et aux impacts. C’est pourquoi on le retrouve dans un grand nombre d’industries, comme l’aérospatiale, l’automobile, mais aussi les secteurs de l’énergie, agricole et de la défense. Les applications typiques portent sur des engrenages, des pièces de convoyeurs, des broches, des vérins, des colliers, des écrous ou encore des boulons.
« Grâce à la rapidité du système de production, les entreprises peuvent désormais utiliser le binder jetting pour imprimer des pièces complexes en 4140 à des coûts compétitifs tout en conservant la résistance et les propriétés mécaniques des alternatives fabriquées traditionnellement. Il s’agit d’une solution qui change la donne pour les fabricants qui étaient liés à des processus d’usinage longs et coûteux et à des processus de fabrication conventionnels basés sur des outils« . A déclaré Desktop Metal. « L’équipe de science des matériaux de Desktop Metal a validé que l’acier faiblement allié 4140 imprimé sur la technologie du système de production et fritté par Desktop Metal répond aux normes MPIF 35 pour les pièces de métallurgie des poudres structurelles définies par la Metal Powder Industries Federation. »
Impression d’un engrenage à chevron en 4140 optimisée grâce la fabrication additive (crédits photo Desktop Metal)
Desktop Metal site l’exemple de l’engrenage à chevron, une pièce utilisée dans un grand nombre d’éléments de mécanique industrielle, qui grâce à sa solution additive pourrait être allégée grâce à des conceptions plus complexes en forme de treillis. La conséquence est une économie de matériau, mais aussi des bienfaits indirects comme la diminution de l’usure des composants externes tels que les moteurs et les roulements. Desktop Metal explique que ce genre de pièce pourrait être produite en série sur son système de production P-50, soit environ 200 000 par an, avec 120 pièces imbriquées dans chaque construction. Avec son volume de fabrication de 490 x 380 x 260 mm, la P-50 permettrait de produire jusqu’à 690 000 vérins pneumatiques linéaire par an, pour seulement 0,28 $ par centimètre cube d’acier 4140.
Le 4140 s’ajoute aux autres matériaux proposés par Desktop Metal que sont l’acier inoxydable 316L et le 17-4 PH. L’entreprise travaille à d’autres métaux tout aussi passionnants pour l’industrie, tels que le superalliage nickel-chrome 625, l’acier inoxydable 420 ou encore les aciers à outil S7 et H13.
À l’instar d’autres procédés AM métalliques tel que le dépôt de fil et la projection à froid (Cold Spray), le liage de poudre, par son approche différente (MIM Like), rend plus facile l’accès à certains métaux que les techniques à fusion sur lit de poudre. C’est le cas du cuivre par exemple, un métal qui réfléchit si bien la lumière qu’il renvoie par la même occasion une grande partie de l’énergie nécessaire à sa fusion. C’est qui explique pourquoi ce matériau n’était jusqu’alors disponible que sous la forme d’alliage, comme le cuivre chrome-zirconium, pour les systèmes à fusion laser. Avec sa technologie SPJ (Single Pass Jetting), Desktop Metal est capable de traiter du cuivre sous forme la plus pure. D’autres fabricants utilisant des procédés Mim Like, dont Digital Metal et Makforged ont également ajouté ce métal à la portefeuille.
Vérin pneumatique imprimé par Desktop Metal avec son nouveau métal 4140 (crédits photo Desktop Metal)
