Fut un temps exceptionnelle, la fabrication additive métallique très grand format est en voie de se banaliser. Longtemps bridée par son volume de fabrication, une problématique propre aux systèmes fonctionnant avec des lasers et des lits de poudre métallique, cette technologie ne cesse de repousser ses limites. Les machines de type PBF (fusion laser sur lit de poudre) en capacité de produire de grandes pièces dépassant le mètre, gagnent du terrain.
Sur ce créneau exigeant des solutions XXL, le fabricant chinois Eplus3D fait figure de précurseur. En novembre 2022, celui-ci avait surpris les observateurs en dévoilant sa dernière née dénommée « EP-M1250 ». Une énorme machine à l’allure de paquebot, mais surtout dotée de capacités impressionnantes puisque disposant d’un volume de construction de 1258 x 1258 x 1350 mm. Pour assurer la production de pièces métalliques de grande taille dans un délai optimal, ou de pièces plus petites en série, ce système embarque pas moins de 9 lasers.
Les mois qui ont suivi, la société s’est vue challengée par d’autres machines à très gros volumes de fabrication, dont celle du constructeur SLM Solutions (racheté par le géant japonais Nikon) et Bright Laser Technologies, lesquels ont développé des systèmes aux volumes de fabrication jamais vus, soit respectivement 3,0 x 1,2 x 1,2 m, et 1200 mm x 600 mm x 1500 mm.
« L’excellente qualité du faisceau élevé (M²≤1,1) et la résolution des détails garantissent la précision de formage et les propriétés mécaniques des pièces imprimées »
Configuration standard de la EP-M2050 avec 36 lasers fonctionnant simultanément (crédits photo : Eplus3D)
C’est dans ce contexte qu’Eplus3D vient d’officialiser un nouveau système industriel grand format encore plus ambitieux. Appelé EP-M2050, celui-ci permet la réalisation de pièces métalliques mesurant jusqu’à 2 050 x 2 050 x 1 100 mm (et un axe Z personnalisable jusqu’à 2 000 mm). Dans sa configuration standard, l’imprimante embarque 36 lasers, avec la possibilité de la personnaliser à 49 lasers, voire même 64 (!). De quoi permettre la production de grandes pièces individuelles en une seule fois, ou bien de lots de petites pièces en série.
« L’imprimante est capable d’imprimer à des vitesses allant jusqu’à 1 080 cm³/h, avec 36 lasers engagés simultanément dans le processus d’impression, ce qui permet à l’imprimante d’obtenir une impression en taille réelle uniforme et cohérente. » précise Eplus3D. « L’excellente qualité du faisceau élevé (M²≤1,1) et la résolution des détails garantissent la précision de formage et les propriétés mécaniques des pièces imprimées. »
La raison pour laquelle il est très compliqué d’imprimer des pièces de grandes dimensions, ou plusieurs petites pièces lorsqu’on utilise des systèmes de type PBF, c’est qu’il requiert l’utilisation de plusieurs lasers. Hors faire fonctionner autant de lasers ensemble n’est pas chose aisée. Plusieurs difficultés se posent. En termes de trajectoire d’une part, pour que les lasers n’empiètent pas les uns sur les autres, mais aussi en raison des émissions générées pendant l’impression.
En effet, lorsque les lasers viennent frapper la poudre, cela engendre des projections et des fumées. Pour que ces émissions ne viennent pas interférer avec les faisceaux laser, Eplus3D a donc élaboré un système de flux de gaz pour les éliminer. Le fabricant peut ainsi garantir des pièces homogènes sur toute la plateforme. A l’instar de ses aînées, la EP-M2050 permet d’assurer une densité pouvant aller jusqu’à 99,9 %, avec un écart < 5 % des propriétés mécaniques.
Quant à la « danse » complexe et millimétrée des lasers, celle-ci est assurée par des miroirs pilotés par des galvanomètres de précision (dont le nombre est égal à celui des lasers). Il est résulte un déplacement fluide et parfaitement synchronisé des lasers. L’autre défi relevé par ce système optique, est de pouvoir ajuster continuellement la distance focale des lasers pendant le changement d’angle des faisceaux.
« Le développement du plus grand système LPBF au monde repose à nouveau sur les exigences des clients qui révolutionnent la façon dont les choses sont fabriquées aujourd’hui »
Présentation d’une pièce métallique imprimée sur l’EP-M2050 au TCT Asia 2024 (crédits photo : Eplus3D)
Côté matériaux, cette machine de 145 tonnes est capable de traiter un large éventail de poudres métalliques, dont le titane, l’aluminium et les alliages à base de nickel, l’acier maraging, l’acier inoxydable, ou encore des alliages de chrome-cobalt.
Avec une plage d’épaisseur de couche de 20 à 120 µm, l’EP-M2050 permet la fabrication de composants de haute précision à grande échelle, ce qui en fait un choix idéal pour l’aérospatiale et d’autres secteurs exigeants qui privilégient la qualité et la précision de la production, tels que l’automobile et la défense.
« S’appuyant sur le lancement réussi de l’EP-M1550 avec 16 lasers en 2023 et l’ installation réussie sur les sites des clients , l’EP-M2050 représente une autre étape importante dans les 30 années d’expérience d’Eplus3D dans la fabrication additive. » Commente Eplus3D avant de conclure : « Le développement du plus grand système LPBF au monde repose à nouveau sur les exigences des clients qui révolutionnent la façon dont les choses sont fabriquées aujourd’hui. Notre engagement à explorer et à innover garantit que nos clients ont accès aux solutions de fabrication additive métallique les plus avancées et les plus exceptionnelles du marché.«
