Des chercheurs améliorent la précision des pièces métalliques imprimées en 3D grâce à l’éléctrochimie

Alors que la fabrication additive métal croît, il n’est pas toujours facile d’obtenir des pièces de qualité et de haute précision pour des applications spécialisées et exigeantes. C’est pour cela qu’une équipe de chercheurs de l’Université de la Sarre en Allemagne ont développé un procédé sans contact s’appuyant sur l’électrochimie afin de transformer des pièces imprimées en 3D métal en composants complexes, avec des tolérances dimensionnelles de quelques millièmes de millimètre. Une méthode qui devrait permettre d’utiliser davantage les pièces finies réalisées dans des secteurs comme l’aérospatial ou l’automobile.

La demande en pièces métalliques dans l’Industrie est forte et doit répondre à des exigences précises comme la précision dimensionnelle. Les moteurs des avions ou encore des voitures et de fusées sont généralement composés de plusieurs pièces qu’on vient assembler et il est capital que chacune d’entre elles puisse résister à des contraintes mécaniques élevées. La fabrication additive métal permet aujourd’hui de simplifier le processus de conception en réduisant le nombre de composants qui forment une pièce, ou encore en augmentant la complexité de celle-ci. Mais elle reste une technologie difficile à maîtriser et atteindre les mêmes caractéristiques mécaniques qu’une pièce usinée n’est pas chose facile, surtout au niveau de la précision dimensionnelle. L’impression 3D reste une technologie « couche par couche » et il n’est pas rare que celles-ci soient apparentes.

C’est pour cela que le professeur Dirk Bähre et son équipe de recherche ont développé une méthode sans contact pour venir post-traiter des pièces métal imprimées en 3D. Concrètement, ils se sont appuyés sur l’usinage électrochimique, une méthode d’élimination du métal par un processus électrochimique. Le professeur explique : “L’enlèvement électrochimique de matière permet de créer des géométries même les plus complexes dans les métaux les plus durs. Notre technologie de fabrication non destructive et sans contact nous permet d’usiner efficacement des pièces aux géométries complexes, même si elles sont fabriquées dans des matériaux très résistants.”

Comment fonctionne ce procédé basé sur l’électrochimie ?

La première étape consiste à faire baigner les pièces métalliques imprimées en 3D dans une solution d’électrolyte fluide. L’équipe explique qu’elles pourront ensuite être usinées électrochimiquement pour obtenir la géométrie et la tolérance requises. Il leur suffit d’une source d’énergie électrique : le courant électrique vient circuler entre un outil et la pièce imprimée en 3D. Celle-ci est ensuite immergée dans un fluide conducteur qui n’est autre qu’une solution saline aqueuse. Le processus d’usinage électrochimique permet d’éliminer les minuscules particules de métaux de la surface de la pièce. 

Les atomes métalliques à la surface de la pièce entrent dans la solution sous forme d’ions métalliques chargés positivement, ce qui permet à la pièce d’atteindre très précisément la forme géométrique requise. Le professeur Bähre poursuit : “En ajustant la durée des impulsions de courant et la vibration de l’outil, nous pouvons enlever la matière de la surface de manière très uniforme, laissant des surfaces particulièrement lisses et atteignant une grande précision dimensionnelle.”

L’équipe a testé différents alliage métalliques comme l’acier, l’aluminium ou le titane et évaluent toutes les étapes du processus. L’objectif est de pouvoir améliorer et optimiser les méthodes électrochimiques utilisées pour obtenir des surfaces encore plus lisses et des niveaux de précision encore plus élevés. Des travaux de recherche qui pourront donc affecter l’Industrie et proposer des pièces imprimées en 3D plus précises et performantes. Vous pouvez retrouver l’ensemble de la recherche ICI.

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