Frittage de poudre : définition, procédé, avantages et inconvénients
Technologie offrant une impression 3D d’une grande précision, le frittage de poudre à tout pour lui. Mais le frittage de poudre, c’est quoi ? Comment fonctionne le frittage de poudre ? Aujourd’hui nous allons vous présenter cette brillante technique d’impression 3D utilisant des lasers.
- Comment fonctionne le frittage de poudre ?
- Les avantages et inconvénients de ce procédé ;
- Comment reproduire une pièce en frittage de poudre.
Définition : frittage de poudre
Le frittage de poudre est une technique d’impression 3D. On la nomme également SLS, pour Selective Laser Sintering. Un autre synonyme est le terme de frittage laser. C’est une technologie que l’on utilise pour l’impression 3D de pièces plastiques, mais également avec d’autres matériaux, comme du métal. Comme son nom l’indique, on utilise un laser puissant qui va faire fondre de la poudre de plastique pour réaliser la forme de l’objet souhaité. Cette technologie utilise des matériaux plastiques en poudre frittés. Un faisceau laser contrôlé par un logiciel d’impression SLS fait fondre du plastique sur un lit de poudre. Il existe différents types de matières métalliques, céramique ou plastiques : alumide, polyamide, etc. Selon le projet et la résistance mécanique souhaitée, on choisira la matière adaptée. Le SLS diffère du procédé conventionnel d’impression 3D à l’aide d’une imprimante, qui elle apporte de la matière en couches successives.Procédé du frittage de poudre
Le procédé d’impression paraît futuriste et complexe mais est en réalité plutôt simple à comprendre. Un lit de poudre est déposé dans la chambre d’impression de la machine, puis est préchauffé avant l’impression. Le lit de poudre est balayé par le laser pour chauffer les particules de plastique. Cette poudre atteint un point de vitrification et les particules de plastique s’agglomèrent pour former la pièce désirée. Couche par couche, la pièce se dessine et prend du volume. Chaque couche fait moins de 0.1mm. L’impression de la pièce est ainsi très progressif pour avoir un rendu très fin. Entre chaque couche, le plateau d’impression descend petit à petit, de 50 à 200 microns (0.05 à 0.2mm). Comme la pièce grandit petit à petit et est autoportante, il n’y a pas besoin de support. Les limites en volume sont donc celles de la machine.
Après impression, il y a une phase de refroidissement pour faire durcir la pièce et éviter qu’elle ne se déforme. L’objet est enfin extrait de la chambre d’impression et on le nettoie du surplus de poudre restant. Cette poudre en surplus peut être recyclée et retourner dans la machine.
Pour finir la pièce, on peut la sabler pour adoucir encore ses détails ou lui apporter un traitement.
Les machines pour le frittage de poudre
Les imprimantes SLS ont beaucoup évolué ces dernières années. Si la technologie date des années 80, les machines actuelles n’ont plus grand chose à voir… Principe général à part.
Depuis 2014 le brevet que détenait la société Structured Polymers est retombé dans le domaine public, et plusieurs entreprises ont pu proposer leurs modèles.
Les machines actuelles ressemblent à de grosses cabines commandées par ordinateur. La taille varie selon le volume interne de la chambre d’impression. Les plus petites machines pour particuliers permettent d’imprimer des pièces d’une dizaine de centimètres maximum, tandis que les imprimantes industrielles pourront sortir des pièces bien plus grandes, de 25cm en tout axes, minimum.
Plusieurs sociétés proposent leurs machines aux particuliers et aux professionnels. Si les premières d’entrée de gamme et d’un petit volume sont commercialisées pour un tarif à partir de 5000€, les machines professionnelles et industrielles coûtent au moins 70 000€, voire bien plus.
Les principales marques sont Sintratec, Naturals Robotics, Sinterit, Formlabs, RedRocks…
Les matières utilisées pour le frittage de poudre
Il existe énormément de matériaux disponibles pour imprimer une pièce en SLS. Selon le besoin, le type de pièce et le cahier des charges, nous allons utiliser une poudre adaptée.
Polyamide
L’un des thermoplastiques le plus utilisé est le nylon. Il a pour avantages d’être solide et durable, et de résister à un usage répété, à l’eau, aux chocs… Le plus commun est le PA12, qui est blanc, opaque et rigide. Mais il existe également du PA11 noir, ou du PA 12 bleu spécial contact alimentaire approuvé UE.
Il existe des variantes spécialisées, comme du PA12 GF qui est chargé en fibre de verre. Aussi résistant que du PA12 classique, il a en plus une bonne résistance thermique jusqu’à 110°C.
Citons également le PA12 CF Carbonmide, qui lui est renforcé en fibre de carbone. Très léger tout en restant solide, il a également des propriétés de conduction de l’électricité. Ses applications sont donc bien particulières : aéronautique, automobile…
Plastique
Outre les polyamides nylon, il existe des élastomères flexibles. Ils ont la particularité d’être élastiques comme du caoutchouc. Ils résistent aux déchirures, aux pliures, et sont ainsi tout indiqué pour l’impression de pièces souples.
Métallique
L’alumide est un polyamide au nylon type PA12 chargé jusqu’à 50% d’aluminium. Utilisé pour simuler des pièces en métal, il a l’avantage de résister à des températures de 130°C.
De plus, l’alumide permet d’atteindre une exactitude presque parfaite dans les dimensions. Les finitions de surface et polissage sont également aisées. De par son aspect et sa résistance, ce matériau est tout indiqué pour un usage en pièces automobiles.
Avantages et inconvénients du frittage de poudre
Le frittage de poudre est une technique d’impression des plus polyvalentes.
Les avantages de ce procédé sont multiples :
- Précision de la pièce
- Pas besoin de moule, donc baisse des coûts
- Pièce autoportante, donc pas besoin de support
- Réduction des délais de fabrication
- Rendu esthétique détaillé et très fin
- Grande résistance mécanique
- Grande gamme de matériaux disponibles
- Possibilité d’utiliser des matériaux métalliques résistants aux chocs, à l’eau…
Il existe toutefois quelques inconvénients :
- Porosité de la pièce, à vernir pour les usages humides
- Ponçage complexe avant peinture
- Déformations de la pièce possible sur les zones à fine épaisseur
Exemple de reproduction de pièce en frittage de poudre
Vous savez désormais tout à propos du frittage de poudre !
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