SLM Solutions repousse les limites de l’impression 3D métal avec une nouvelle machine à 12 lasers

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Le nouveau système du constructeur allemand SLM Solutions était probablement la nouveauté la plus attendue cette année au Formnext. Après des semaines de teasing, le pionnier du Selective Laser Melting (SLM), a fini par lever le voile sur sa NXG XII 600, une machine qui pourrait bien marquer un tournant dans la fabrication additive métallique.

Evoqué pour la première fois en 2019 sous le nom de SLM Cube, ce nouveau système semble en effet avoir toutes les qualités pour repousser les limites de la production en série. Au-delà son impressionnant volume de construction de 600 x 600 x 600 mm, parmi les plus importants pour une imprimante 3D métal PBF (Powder bed fusion), la NXG XII 600 est équipée de douze lasers de 1 KW capables de fonctionner simultanément. Cela lui permet, à titre de comparaison, d’être 20 fois plus rapide qu’un système à laser unique telle que la SLM 280. SLM Solutions affirme qu’au maximum de ses capacités (1000 cm3 / h), elle serait capable de produire plus de 10 000 kg de pièces par an.

« Ce que nous livrons ici avec 12KW de puissance laser installée est vraiment révolutionnaire et constitue un pas en avant majeur, non seulement pour la fabrication additive, mais pour la fabrication en général », a déclaré Sam O’Leary, COO de SLM Solutions. « Pour la première fois dans l’histoire de la fabrication additive, vous pouvez avoir une véritable production en série entièrement intégrée à votre chaîne d’approvisionnement. »

Bien sûr, faire fonctionner 12 lasers ensemble, là où les autres machines PBF n’en utilisent que 4 au maximum, constitue une véritable prouesse de coordination. On imagine aisément les difficultés rencontrées par les ingénieurs de SLM Solutions, en terme de trajectoire d’une part, pour que les lasers n’empiètent pas les uns sur les autres, mais aussi des émissions générées pendant l’impression. En effet, lorsque les lasers entrent en contact avec la poudre, cela engendre des projections et des fumées.

Pour que ces émissions ne viennent pas interférer avec les faisceaux laser, SLM Solutions a donc développé un système spécial de circulation d’air. Conçu selon le principe de dynamique des fluides, ce système permet une parfaite coordination entre les tirs laser et l’élimination de la fumée. Les fortes températures engendrées par les 12 lasers 1 kW à l’intérieur de la chambre, sont quant à elles contrôlées par un flux de gaz de protection.

« Jusqu’à présent, il n’était pas possible de fabriquer des pièces en alliages à base de nickel ou en aciers »

Pièce imprimée avec un surplomb de 10 degrés sur la NXG XII 600 (crédits photos SLM Solutions)

Parmi les nombreuses fonctionnalités présentes sur la NXG XII 600, on retiendra notamment la fonction Zoom, un système à double lentille qui permet aux utilisateurs de choisir entre différentes tailles de points laser. De cette manière, ils leur serait possible par exemple d’utiliser un point plus serré pour les contours et les surfaces de la pièce, et un point plus large pour une impression 3D plus rapide des zones internes. Ce qu’il y a de plus intéressant encore avec cette fonction, c’est qu’elle permet de travailler plus de matériaux.

SLM Solutions explique : « Jusqu’à présent, il n’était pas possible de fabriquer des pièces en alliages à base de nickel ou en aciers avec une puissance laser de plus de 350 watts. La fonctionnalité de zoom vous permet d’utiliser une puissance laser accrue jusqu’à 800 watts. Dans ces groupes de matériaux, nous nous attendons à des augmentations significatives des taux d’accumulation par rapport à l’aluminium, où nous avons déjà atteint des taux d’accumulation très élevés dans le passé. Pour les alliages d’aluminium, nous nous attendons à des taux d’accumulation plus élevés, non seulement en raison de l’utilisation de 12 lasers. » Pour illustrer cette capacité, SLM Solutions donne l’exemple d’un châssis aérospatial de 120 kg, imprimé avec de l’Inconel 718 en seulement 69 heures.

Plus encore, SLM solutions se permet de défier les lois de la gravité habituellement admises en fabrication additive. Le constructeur affirme en effet pouvoir imprimer de courtes pièces en surplombs sans support jusqu’à cinq degrés ! Des pièces plus longues pourraient être imprimées jusqu’à 10 degrés. On imagine alors les économies de temps qui pourront être réalisées sur les opérations de post-traitement, ainsi que les coûts de production.

Pour faciliter au mieux l’intégration de sa NXG XII 600 dans les usines, SLM Solutions propose d’autres fonctions automatisées, comme un échange automatique des cylindres de construction, une station de préchauffage externe et une station de dépoudrage externe. Deux options différentes pour le traitement des poudre peuvent également être choisies : une solution basée sur la gravité et une autre basée sur le vide, qui toutes deux réduisent au minimum les temps d’arrêt entre chaque travail de construction.