Imprimante 3D
Les technologies de fabrication additive ont connu ces dernières années un développement considérable, notamment à travers la commercialisation d’imprimantes 3D pour le grand public, mais aussi et surtout, de machines professionnelles « clés en main ». Des outils aujourd’hui industriels sont capables de produire des pièces et des ensembles mécaniques impossibles à réaliser par d’autres moyens de fabrication, avec si nécessaire, une précision inférieure au dixième de millimètre.
La gamme de matériaux disponibles ne se limite plus aux seuls polymères. Il est aujourd’hui possible d’envisager la réalisation de pièces en acier inoxydable (inox 304L, Inconel 718), titane (Ti6Al4V), cuivre, par fabrication additive.
Le SERAS pratique depuis longtemps une activité de veille technologique sur ces procédés, notamment à travers sa participation à l’école technologique d’Autrans sur le prototypage rapide, organisée par le Réseau des Mécaniciens. Fin 2016, le service a souhaité acquérir une machine de fabrication additive. Un choix motivé par plusieurs objectifs :
- Répondre à une demande croissante de la part des utilisateurs.
- Proposer une solution complémentaire aux moyens conventionnels, pour des objets à faible valeur ajoutée autant que pour des pièces complexes et coûteuses à réaliser en usinage.
- Développer des compétences autour de l’impression 3D. Pour la réalisation de pièces, mais également pour l’activité conception (fortement concernée, elle aussi, par ce saut technologique), et notamment sur l’optimisation topologique, à travers le déploiement du logiciel Inspire.
Présentation de la machine
L’imprimante 3D du SERAS est un modèle ProJet MJP 3600, commercialisé par la société 3D Systems.
La technologie mise en œuvre (Multi-Jet Printing, ou modelage à jets multiples) dépose, à l’aide de buses d’impression, des goutelettes de résine photosensible, qui sont ensuite polymérisées par exposition aux ultra-violets. La machine construit ainsi la pièce couche par couche.
Les matériaux imprimables sont distribués par le constructeur de la machine. Dans tous les cas, il s’agit de résine photosensible, disponible en plusieurs couleurs, et avec différentes caractéristiques mécaniques :
| Matériau | VisiJet M3-X | VisiJet M3 Black | VisiJet M3 Crystal | VisiJet M3 Proplast | VisiJet M3 Navy | VisiJet M3 Techplast | VisiJet M3 Procast | VisiJet S300 (support) |
| Composition | Résine photosensible | Cire fusible | ||||||
| Couleur | Blanc | Noir | Naturel | Naturel | Bleu | Gris | Bleu foncé | Blanc |
| Densité à 80°C (liquide) | 1.04 g/cm3 | 1.02 g/cm3 | 1.02 g/cm3 | 1.02 g/cm3 | 1.02 g/cm3 | 1.02 g/cm3 | 1.02 g/cm3 | 1.02 g/cm3 |
| Module de Young |
2168 MPa | 1594 MPa | 1463 MPa | 1108 MPa | 735 MPa | 866 MPa | 1724 MPa | N/A |
| Limite élastique en traction | 49 MPa | 35.2 MPa | 42.4 MPa | 26.2 MPa | 20.5 MPa | 22.1 MPa | 32 MPa | N/A |
| Limite élastique en flexion | 65 MPa | 44.5 MPa | 49 MPa | 26.6 MPa | 28.1 MPa | 28.1 MPa | 45 MPa | N/A |
| Allongement à la rupture | 8.3 % | 19.7 % | 6.83 % | 8.97 % | 8 % | 6.1 % | 12.3 % | N/A |
| Fléchissement à 0.45 MPa | 88 °C | 57 °C | 56 °C | 46 °C | 46 °C | 46 °C | N/A | N/A |
Le volume de travail maximal de la machine est un parallélépipède rectangle de 298×185×203mm.
L’imprimante ProJet MJP 3600 est capable d’imprimer des pièces avec une précision de 32µm en standard. Dans un volume de travail restreint, elle peut imprimer avec une précision de 29µm, voire 16µm.
Support et post-traitement
Afin de réaliser les parties en contre-dépouille des pièces imprimées, la machine met en œuvre un matériau dit « support ». Il s’agit d’une cire, déposée en même temps que le matériau « modèle », qui est par la suite éliminée par chauffage.
Pour chaque pièce imprimée, un passage dans un bain de vapeur, puis un bain d’huile (produit de finition 3D Systems EZ-Rinse-C), permet le retrait complet du support. Les résidus gras sont enfin éliminés à l’eau savonneuse.
Implantation
L’imprimante 3D du SERAS est implantée dans un local dédié, équipé d’une extraction d'air pour les vapeurs d’impression, et d’une paillasse permettant d’effectuer les opérations de post-traitement dans de bonnes conditions.
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Le local de l'imprimante 3D, dans l'atelier du SERAS
Exemples de pièces
Quelques-unes des pièces réalisées en impression 3D au SERAS
Informations techniques complémentaires
Pour plus d'informations concernant les travaux relevant de l'imprimante 3D, prendre contact avec l'un des utilisateurs référents : Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser. ou Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser..
Liens
L'imprimante 3D du SERAS dans les faits marquants 2017 de l'Institut Néel
Page de l'Ecole technologique d'Autrans sur le site du Réseau des Mécaniciens