Les brèves d’aujourd’hui sur l’impression 3D présentent un peu de tout, à commencer par un article de recherche sur l’impression 3D de surfaces en carbure de tungstène présentant une résistance extrême à l’usure. Ensuite, un coureur s’est associé à CRP Technology pour imprimer en 3D des chaussures de course personnalisées, et Optomec a livré une imprimante 3D pour métaux d’un million de dollars destinée à la réparation de turbines. Enfin, Sinterit a publié une étude de cas montrant comment sa Lisa PRO a été utilisée pour aider une entreprise appelée Nabson à produire des pièces en petite série et des prototypes avec une meilleure précision.
Impression 3D de surfaces en acier revêtues de carbure de tungstène
Images d’un spécimen WC/Co imprimé : vue de dessus (en haut à gauche) et vue latérale (en bas à gauche). Le panneau de droite représente la section transversale où les trois zones de croissance peuvent être identifiées.
Une équipe de chercheurs de l’université d’Aalen, en Allemagne, a publié un article intitulé “Additive Manufacturing of Tungsten Carbide Surfaces with Extreme Wear Resistivity” (fabrication additive de surfaces en carbure de tungstène présentant une résistivité extrême à l’usure), qui porte sur leur procédé de fabrication additive pour produire des revêtements en carbure de tungstène (WC) résistant à l’usure. La technologie de fusion laser sur lit de poudre (LPBF) crée des composants métalliques solides en exposant sélectivement des couches successives de poudre à un faisceau laser, mais l’apport d’énergie élevé d’un laser sur une très petite surface, associé à un refroidissement rapide, peut provoquer des gradients de température élevés, qui entraînent ensuite des contraintes résiduelles et des déformations importantes ; c’est pourquoi la technologie LPBF utilise des structures de support pendant l’impression et un traitement thermique après l’impression, ce dernier permettant de répondre aux exigences de résistance à l’usure. Lors du traitement de matériaux frittés classiques, comme le WC, à l’aide de la technologie LPBF, une sous-carbonisation locale peut se produire, et la plupart des processus de revêtement, comme le dépôt sous vide et l’électroplacage, prennent beaucoup de temps et ne permettent d’obtenir que de faibles épaisseurs, inférieures à 10 microns. C’est pourquoi l’équipe d’Aalen a voulu trouver une meilleure solution, qui est détaillée dans leur étude.
Le résumé indique : “Des surfaces en acier ont été recouvertes de carbure de tungstène (WC) à base de Co dans un processus d’impression additive. Ce procédé permet d’obtenir des surfaces compactes et extrêmement stables mécaniquement. Nous avons effectué des mesures tribologiques en utilisant des contre-corps en WC dans des conditions sèches et sous une charge mécanique sévère. De faibles coefficients de friction, même pour des surfaces rugueuses, ont été constatés et les taux d’usure résultants étaient extraordinairement faibles, même en comparaison avec un film PVD de haute qualité de composition similaire. Ces résultats suggèrent un large champ d’application pour ce nouveau procédé de préparation de surfaces résistantes à l’usure.”
Chaussures à crampons en fibre de carbone imprimées en 3D
Chaussures à crampons Pleko personnalisées. Crédit photo : CRP Technology.
Le coureur de demi-fond vénitien Miro Buroni a créé une chaussure d’athlétisme personnalisée, également appelée chaussure à crampons, appelée Pleko, et a travaillé avec le fabricant italien de vêtements et de chaussures de sport Diadora et CRP Technology pour imprimer en 3D la semelle intermédiaire, la semelle extérieure, les crampons et les nervures de la chaussure – en une seule unité – afin d’améliorer les performances de la chaussure. Diadora a réalisé un scan 3D du pied d’un athlète, puis une analyse biomécanique de la course et de la position du pied, tandis que CRP Technology a proposé son matériau composite Windform SP rempli de fibres de carbone et son procédé PBF pour construire la structure de soutien de la chaussure. Le matériau offre de solides propriétés mécaniques, comme la flexibilité et la résistance à la déformation, qui sont très importantes pour les chaussures de piste.
“Windform SP garantit une excellente résistance même dans des épaisseurs très fines ; cette caractéristique m’a permis de créer des chaussures à crampons avec une enveloppe parfaite du pied qui facilite une augmentation du confort et une amélioration des performances”, a déclaré Buroni.
Grâce aux picots situés sous la semelle extérieure, la “cage” de la Windform SP permet à l’athlète de développer le plus de force possible, sans perdre d’énergie. J’ai positionné les picots les plus profonds dans les points de pression supérieure des pieds contre le sol. J’ai également placé des crampons plus petits dans d’autres parties de la semelle extérieure : ces crampons sont, à part égale, essentiels pour la stabilité des chaussures d’athlétisme.
“Les technologies de conception et de fabrication, associées à la Windform SP et à ses caractéristiques mécaniques, ont rendu les chaussures de course Pleko très innovantes, portant l’ensemble du projet au plus haut niveau de personnalisation et de spécialisation.”
Optomec livre des systèmes AM métalliques pour la réparation de turbines en production
Moteur à gaz en cours de révision dans une installation MRO.
Optomec a annoncé la livraison d’une imprimante 3D métal multifonctionnelle d’un million de dollars à l’un de ses clients de longue date – un fournisseur de premier plan sur le marché mondial de la maintenance, de la réparation et de la révision (MRO) des moteurs d’avion, qui possède déjà plus de cinq autres systèmes AM métal d’Optomec qu’il utilise pour réparer une série de composants de turbines de moteurs d’avion, en plus des turbines à gaz industrielles. Le processus exclusif d’Optomec utilise un logiciel adaptatif, une vision artificielle avancée, l’automatisation et le réglage à la volée de la puissance du laser pour réparer et ajouter du métal aux composants usés des moteurs, ce qui leur permet de retrouver leurs spécifications géométriques d’origine. Les imprimantes de la société utilisent la technologie de dépôt d’énergie dirigée (DED), et la machine qui vient d’être livrée combine deux opérations de réparation de turbines qui sont normalement effectuées manuellement, ce qui améliorera la cohérence et la qualité des procédures critiques pour le vol et réduira le coût des révisions de moteurs.
“L’utilisation du processus AM d’Optomec pour la réparation des composants de turbines présente réellement trois avantages. Tout d’abord, il permet de gagner du temps et de réduire les coûts par rapport aux réparations manuelles. Ensuite, il nécessite beaucoup moins d’apport de chaleur, de sorte que le métal de base est beaucoup moins affecté par la réparation”, explique Jamie Hanson, vice-président du développement commercial d’Optomec. “Enfin, comme le processus d’AM adaptatif ajoute moins de métal de réparation, les coûts d’usinage en aval sont considérablement réduits.”
Étude de cas Sinterit & ; Nabson
Enfin, NABSON Inc, qui fabrique des produits pour les industries de l’énergie, des transports, des communications et de la défense, a acheté une imprimante FDM 3D à double extrudeur il y a deux ans pour accélérer la recherche et le développement de nouveaux produits et développer l’une de ses lignes de produits. Le projet a été couronné de succès, et NABSON a décidé d’étendre ses capacités d’AM avec l’ajout d’une imprimante 3D SLS qui pourrait produire avec plus de précision des prototypes et des pièces en petite série ; après de nombreuses études de marché, la société a choisi la LISA PRO de Sinterit. Comme le détaille l’étude de cas, il a été demandé à NABSON d’installer une série d’interrupteurs thermiques dans une ligne de produits, qui couperaient l’alimentation de l’avion si le connecteur surchauffait, et les interrupteurs devaient être enveloppés d’époxy pour leur protection. Le LISA Pro a été utilisé pour créer un boîtier rempli d’époxy pour les interrupteurs, et comme NABSON a fabriqué la pièce en interne, la société estime avoir économisé près de 50 % du coût par manchon, et a également eu la possibilité de modifier la conception autant que nécessaire. En outre, la mesure de la paroi la plus fine de l’unité aux coins était de 0,6 mm, de sorte que NABSON a obtenu la précision qu’elle recherchait.
Sean Higgins, responsable de l’efficacité organisationnelle chez Nabson USA, a déclaré : “En l’espace de trois semaines, nous avons pu imprimer, tester et modifier plus de 20 modèles.
“Afin de répondre à notre demande de production, nous avons fait fonctionner la Lisa PRO presque 7 jours sur 7 ces deux derniers mois, sans incident, et produit plus de 1500 manches.”
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