Fraise d’usinage en acier imprimée en 3D / Photo: RMIT University
La fabrication additive est un marché en plein essor qui ne cesse de gagner du terrain sur le segment métal. De plus en plus intégrée dans la fabrication de pièces critiques – des étriers de frein ou même des moteurs de fusée – elle commence à se faire une place dans la production d’outillage en métal.
Témoignant des avancées dans ce domaine, en Australie, un doctorant de la RMIT University de Melbourne, s’est vu remettre un prix de 15 000 dollars pour avoir développé une fraise en acier imprimée en 3D capable de couper des alliages en titane. La résistance et l’efficacité de la fraise seraient équivalentes voir même supérieures à celle d’outils de coupe traditionnels.
L’étudiant du nom de Jimmy Toton, s’est vu remettre le prix du « Young Defense Innovator 2019 », lors du Avalon International Airshow de Victoria. On apprend que les fraises en acier ont été produites à l’aide d’un procédé par dépôt d’énergie directe (DED). Dans le cas présent, la machine utilisée projette un flux de poudre métallique à travers un laser sur un substrat en métal. Les couches sont ainsi superposées jusqu’à l’obtention de la pièce finale.
Cette méthode d’impression 3D qui repose le plus souvent sur l’utilisation d’un bras robotique multi-axes, permet de réaliser des géométries internes et externe très complexes. La géométrie optimisée des arêtes de coupe, permet une meilleure productivité de l’outil, ainsi qu’un allégement de la pièce. Ce procédé a un autre avantage, celui des créer des liaisons métallurgiques très fortes, ce qui la rend particulièrement pertinente pour la production de pièces de rechange ou même pour la réparation de pièces existantes.
« Maintenant que nous avons montré ce qui est possible, le potentiel de l’impression 3D peut commencer à être pleinement appliqué à ce secteur, où il pourrait améliorer la productivité et la durée de vie de l’outil tout en réduisant les coûts », a déclaré Jimmy Toton. « Les fabricants doivent tirer pleinement parti de ces nouvelles opportunités pour devenir ou rester concurrentiels, en particulier dans les cas où les coûts de fabrication sont élevés. Il existe maintenant une réelle opportunité de diriger avec cette technologie. »
Le doctorant Jimmy Toton / Photo: RMIT University
Les recherches de Jimmy Toton ont été menées sur une TruLaser Cell 7020 du fabricant allemand de machines-outils Trumpf. La TruLaser Cell 7020 est un système industriel hybride. Configurable selon les besoins, il permet d’assurer aussi bien le découpage, le soudage que le dépôt de poudre métallique par laser (LMD). Selon le Jimmy Toton, la performance des outils en acier imprimés en 3D serait la première démonstration « convaincante » de ce type.
Plusieurs industriels utilisent déjà l’impression 3D pour ce type d’outils. On peut citer par exemple Komet Group. Ce fabricant allemand utilise la technologie par fusion laser sur lit de poudre de Renishaw, pour fabriquer ses forets de perçage. Outre la possibilité de produire des outils de coupe spéciaux plus rapidement, l’utilisation de la fabrication additive permet de générer des formes plus complexes, tant pour la forme extérieure de l’outillage que pour les canaux de refroidissement interne.
L’optimisation de la géométrie des arêtes de coupe et l’augmentation de leur nombre (de six à dix), permet d’augmenter jusqu’à 50% la vitesse de découpe. Le taux d’enlèvement de matière est également plus élevé. « La trajectoire optimisée des canaux de liquide de refroidissement garantit que chaque bord de coupe est alimenté avec précision en liquide de refroidissement par un canal séparé. » Ajoute Komet Group.
Système TruLaser 7020 de Trumpf
