L'impression 3D est-elle une menace pour le forgeage?

L'impression 3D est-elle une menace pour le forgeage?

Si vous fermez les yeux et méditez assez fort, en vous plongeant dans une transe transtemporelle profonde, vous pourrez peut-être évoquer vos anciens ancêtres en brandissant un puissant marteau pour briser et façonner un morceau de fer chaud contre une enclume. Le monde

Les processus de forgeage appliquent une force pour façonner le métal. Le plus souvent, le forgeage moderne est associé au chauffage à haute température de pièces métalliques au point qu'elles peuvent être formées par des marteaux ou des presses entraînés par machine, utilisant parfois une matrice pour briser le matériau dans une géométrie spécifique. Cependant, il existe d'autres techniques de forgeage qui utilisent des températures chaudes ou froides qui garantissent que les pièces métalliques ne

Dans l'industrie de la fabrication additive (AM), nous aimons parler des différents processus de fabrication traditionnels qui sont déjà perturbés par l'impression 3D et le forgeage n'est pas différent. Cependant, la façon dont AM perturbera le monde de la forge est différente de la façon dont elle affecte, par exemple, la coulée et l'usinage.

Le forgeage a son avantage majeur dans la résistance physique des pièces forgées qui, du fait que la structure interne des grains se déforme pour épouser la forme générale de la pièce, sont plus résistantes que les pièces coulées ou usinées. Le coût des matériaux pour les processus de forgeage est généralement moins cher, mais les presses et matrices de forgeage peuvent être coûteuses et les pièces nécessitent généralement des processus secondaires, tels que l'usinage CNC, pour atteindre les tolérances finales.

Par conséquent, le forgeage est généralement réservé aux pièces moins complexes sur le plan géométrique qui doivent être fabriquées de manière hautement reproductible à partir de métaux moins chers, tels que le fer et l'acier. Cela pourrait signifier des axes de roue, des pivots, des poutres d'essieu et des arbres pour les pièces automobiles; vannes et raccords en pétrole et gaz; pinces, marteaux, traîneaux et clés en quincaillerie et outils; bielles, cylindres, disques dans l'industrie générale; obus, déclencheurs et autres pièces d'artillerie; et cloisons, espars, charnières, supports de moteur, supports et poutres en aérospatiale. De toute évidence, certaines de ces pièces peuvent passer d'une verticale à une autre (par exemple, supports et charnières)

Ceux qui connaissent les technologies AM peuvent commencer à se faire une idée de l'endroit où l'AM est le mieux placé pour avoir un impact sur le marché du forgeage: complexité géométrique faible, mais propriétés des matériaux à haute résistance. Si vous

DED offre plusieurs des mêmes avantages et s'adapte à plusieurs des mêmes applications que le forgeage, tout en offrant des avantages supplémentaires. À l'aide de poudre soufflée ou d'un fil métallique, le DED peut rapidement former une pièce de taille moyenne à grande à une forme presque nette. Souvent appelé

Blancs imprimés en 3D avec Norsk Titanium

DED peut créer une pièce métallique plus proche de la forme finale souhaitée que le forgeage, sans avoir besoin d'outillage. Et, lorsqu'il s'agit de matériaux plus chers comme le titane, le DED peut potentiellement être plus rentable. Pour les pièces forgées qui nécessiteraient généralement des matrices, le DED peut être considérablement plus rapide. À son tour, le DED a le potentiel de réduire les coûts des matrices, des matériaux et de l'usinage pour certains composants.

Cette même machine à blanc Norsk a pris sa forme finale. Image reproduite avec l'aimable autorisation de Norsk Titanium.

Plus précisément, ces composants seront peu nombreux, lorsque la fabrication en série ne

En ce qui concerne la résistance des pièces, les composants DED subissent d'importants gradients thermiques au cours du processus de dépôt, ce qui entraîne des contraintes résiduelles qui peuvent entraîner une distorsion et affecter négativement la résistance globale de la pièce. Dans certains cas, un traitement thermique peut même devoir être mis en œuvre pendant la production réelle d'une pièce afin de soulager les contraintes.

Naturellement, les fabricants de systèmes s'efforcent de surmonter ces problèmes, notamment le contrôle et la surveillance de la qualité en boucle fermée, ainsi que des logiciels de simulation capables de compenser les contraintes qui seront ressenties dans une pièce imprimée.

En raison des problèmes abordés ici, la forge n'est pas susceptible d'être menacée par la MA, mais elle y est complétée. Le forgeage est toujours le choix incontournable pour la fabrication en série de composants robustes et géométriquement simples, tandis que le DED peut être utilisé pour un petit nombre de pièces spéciales (souvent moyennes à grandes) qui nécessiteraient autrement des outils ou qui doivent être fabriquées à partir de hautes performances, métaux chers. Cela pourrait inclure des composants structurels pour le Boeing 787 Dreamliner ou des supports en titane pour l'A350 XWB.

Une fois qu'un système DED est introduit pour de tels projets, des applications auxiliaires peuvent alors être trouvées pour la technologie. Par exemple, les machines DED peuvent être utilisées pour réparer des matrices pour le forgeage ou pour déposer des caractéristiques supplémentaires sur des pièces forgées. Arconic a en fait développé un nouveau procédé additif appelé Ampliforge dans lequel les pièces DED sont d'abord fabriquées puis finies avec des pièces forgées pour garantir les propriétés de matériau appropriées des composants.

[Image de fond gracieuseté de AMETEK.]

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