La poudre en fabrication additive métal, un obstacle à son développement ?

Equispheres est une entreprise canadienne spécialisée dans le développement de poudres métalliques notamment pour des technologies de fabrication additive comme la fusion laser ou la projection à froid. Forte de son expérience sur le marché, elle a récemment développé une étude qui revient sur les principaux problèmes de l’impression 3D métal et plus particulièrement sur le procédé de fusion sur lit de poudre. Selon l’entreprise, du choix de cette poudre métallique résulte des problèmes plus ou moins conséquents comme des propriétés mécaniques irrégulières pour la pièce finale, une vitesse de production diminuée et donc une productivité à la baisse, etc. Pour Equispheres, la technologie a besoin de poudres métalliques spécialement conçues pour la fabrication additive, prenant en compte un certain nombre de facteurs. Tant que cette matière première ne répondra pas à des critères précis, les procédés de fusion laser sur lit de poudre ne seront pas satisfaisants : c’est là que réside le principal problème de l’impression 3D métal. 

On a beaucoup évoqué la croissance rencontrée par l’impression 3D métal ces dernières années, avec des études mettant en avant l’augmentation du nombre de fabricants sur le marché par exemple. Le rapport Wohlers 2018 indiquait une trentaine d’acteurs, proposant plus de 125 machines aujourd’hui, tournées vers une productivité plus élevée pour réduire un coût de production encore trop cher. Mais le problème ne réside pas là finalement. Il est davantage en lien avec le développement de matériaux adaptés et innovants : alors que le marché des polymères voit de nouvelles solutions apparaître tous les jours – certaines spécialement conçues pour la fabrication additive – le métal stagne. Actuellement, les poudres utilisées en impression 3D sont principalement fabriquées par atomisation gazeuse, une méthode qui ne serait pas appropriée pour produire une poudre aux propriétés suffisamment constantes d’une production à l’autre.

Les propriétés des poudres métalliques, le problème de l’impression 3D métal

Equispheres relève dans son étude que la fabrication additive métal fait souvent face à des problèmes de fiabilité des processus et de productivité, un défi directement corrélé à la poudre elle-même. Selon l’entreprise, celle-ci doit offrir 4 qualités essentielles : une fluidité élevée, une haute densité de répartition, une faible absorption d’humidité et une haute stabilité chimique lorsque le laser chauffe.

L’entreprise précise : “Ces qualités influencent directement les propriétés mécaniques de la pièce finale. Des propriétés de poudre incohérentes entraînent une absorption d’énergie et un flux de matière inégaux pendant l’impression, ce qui se traduit par des vides et des propriétés de matériau irrégulières dans la pièce finale. Malgré les systèmes de contrôle mis en place par les fabricants de machines, ces incohérences point à point ne peuvent pas être corrigées dans la chambre d’impression. Malheureusement, même la meilleure poudre fabriquée à l’aide des méthodes de pulvérisation traditionnelles ne peut répondre à ces exigences, ce qui compromet considérablement la vitesse de fabrication et la cohérence de la pièce finale.”

C’est pour cette raison que le marché de la fabrication additive métal doit produire des poudres qui lui sont propres. Afin que la poudre puisse produire les qualités mentionnées ci-dessous, elle doit présenter certaines propriétés physiques clés : la poudre doit être sphérique, lisse, uniforme en termes de taille, très fine et avoir une faible teneur en oxygène. Ces 5 caractéristiques forment une matière première idéale pour l’impression 3D métal. L’étude montre que les pièces imprimées en 3D à partir de poudre présentant cette spécification ont de meilleures propriétés mécaniques, plus homogènes et permettent des vitesses d’impression jusqu’à 50 % plus rapides.

L’étude revient ainsi sur chaque propriété physique de la poudre, démontrant comment chacune peut réduire les défauts d’impression et garantir des propriétés mécaniques finales stables et régulières. Vous pouvez télécharger l’ensemble de cette étude ICI pour en savoir plus.

La poudre est-elle le principal frein au développement de l’impression 3D métal ? Partagez votre avis dans les commentaires de l’article ou avec les membres du forum 3Dnatives. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou Twitter !