Impression 3D métal : le procédé DED 10 fois plus rapide et 5 fois moins cher que le frittage laser

étude comparative sur l'impression 3D métal DED et PBF

Faire entrer la fabrication additive dans les usines, tel est aujourd’hui l’objectif numéro un des constructeurs d’imprimantes 3D. La disponibilité des matériaux, mais surtout la vitesse de fabrication est l’un des facteurs clefs à cette industrialisation de l’impression 3D. Sur le segment très disputé du métal, des nouveaux systèmes plus rapides et plus polyvalents que la fusion sur le lit de poudre promettent de faire baisser encore davantage les coûts.

Selon une étude du fabricant américain Optomec, le procédé de fabrication par dépôt sous énergie concentrée (Direct Energy Deposition, DED) serait 10 fois plus rapide et 5 fois moins chère que le Powder Bed Fusion (PBF) ou fusion sur lit de poudre, pour la construction de pièces métalliques de taille moyenne.

Pour rappel, cette technique d’impression 3D métal dont Optomec est l’un de ses représentants les plus connus, repose sur l’utilisation d’un flux de poudre métallique (ou un fil métallique injecté) comme matière première ainsi qu’une source d’énergie (un rayon laser, un faisceau d’électrons ou un plasma), pour fondre et déposer le matériau sur un substrat.

« nous avons été surpris de voir des différences aussi importantes sur le temps et le coût de construction »

« Les deux méthodes commerciales les plus couramment utilisées pour la technologie de fabrication d’additifs métalliques à base de laser sont aujourd’hui le PBD et le DED en poudre. Chacun a des points forts et peut être utilisé pour des projets similaires. Donc, ce que nous voulions clarifier avec cette étude était quand est-ce qu’une méthode est meilleure que l’autre » , explique M. Lucas Brewer, directeur du développement des applications LENS chez Optomec. « Nous avons mis les deux technologies au même niveau et nous avons été surpris de voir des différences aussi importantes sur le temps et le coût de construction. »

L’ étude menée par Optomec s’appuie sur la réalisation d’une pièce métallique de taille moyenne (150 mm de diamètre et 200 mm de haut) en Inconel. Pour établir une référence, une géométrie de pièce qui pourrait être construite sans structures de support a été préférée. La production a été sous-traitée par deux prestataires distincts et indépendants : un pour le PBF et un autre pour la DED. Un boîtier de forme conique avec des structures tubulaires internes a été conçu pour cette étude.

Dans un tableau comparatif opposant le système LENS 850R d’Optomec à la Concept Laser M2, on apprend ainsi que la technologie DED affiche un temps de construction de seulement 18 heures contre 240 heures pour le PBF. Cet écart très important s’explique en grande partie par la superposition de couches plus épaisses dans le cas dépôt sous flux d’énergie dirigé (DED), soit 500 µm contre 30 µm. Cette vitesse d’impression se répercute sur les coûts, avec un prix 5 fois moins élevé, soit 3 200 $ pour le DED contre 16 800 $ pour PBF.

Si Optomec ajoute que ses systèmes représentent moins de la moitié du coût des imprimantes 3D de type PBF en taille équivalente, le fabricant ne prends pas en compte le coût du post-traitement plus important pour le DED. Le gain de productivité obtenu avec ce procédé se fait en effet au détriment de la précision dimensionnelle. A la différence de la fusion laser sur lit de poudre où les pièces sont assez proches du résultat final, le DED produit généralement des pièces qui doivent être usinées en CNC pour répondre au cahier des charges.

Le rachat récent de BeAM, spécialiste français la technologie DED, par son compatriote AddUp illustre bien la complémentarité des deux procédés. La coentreprise de Fives et Michelin soulignait en effet la capacité de ce procédé à « couvrir des segments de marchés spécifiques notamment celui des grandes pièces fines et complexes, le marché de la réparation et de l’ajout de fonctions. »

En début d’année une autre étude comparative menée par Ampower pointait du doigt les avantages de la fusion par faisceau laser (LBM :Laser Beam Melting ) par apport à la fusion par faisceau d’électrons (EBM : Electron Beam Melting) dans le domaine de l’automobile.

Découvrez 10 imprimantes 3D métal capable d’imprimer sans laser ni faisceau d’électrons.