Focus sur les technologies de fabrication additive

Réduction significative du coût des impressions 3D par dépôt de fil en fusion (FDM) grâce à un nouveau mélange de gaz

Chacun sait qu’il est souvent possible de réaliser des améliorations significatives sur la qualité de la production et/ou de la rentabilité, si un fournisseur se montre prêt à réfléchir activement avec ses clients.  C’est en particulier le cas lorsqu’il est question de nouveaux processus de production, comme pour l’impression FDM, basée sur l’extrusion de métal.

La modélisation par dépôt de fil en fusion (FDM) est une forme spécifique d’additive manufacturing qui permet entre autres de réaliser des prototypes et des quantités de production limitées. Le FDM se distingue des autres techniques du fait que les imprimantes 3D ne doivent pas être installées dans un espace clos, et qu’elles ne requièrent aucune mesure de sécurité particulière. À l’origine, le FDM utilisait des thermoplastiques comme matériau de base mais, entre-temps, d’autres formes de FDM plus avancées, basées sur le métal et les polymères, ont aussi été commercialisées. Par ailleurs, les polymères sont uniquement nécessaires pour le processus de production mais ils ne sont pas présents dans le produit final.

Un équilibre parfait

Le processus de production FDM basé sur l’extrusion de métal s’articule autour de trois étapes. Après l’impression proprement dite, la pièce imprimée est plongée dans une substance aqueuse, ce qui permet de dissoudre les résidus de colle. Pour finir, la pièce subit un traitement thermique (frittage), afin d’éliminer les imperfections éventuelles apparues lors de l’impression.

Le processus de frittage requiert un mélange gazeux parfaitement équilibré, qui se compose, d’une part, d’hydrogène (pour éliminer l’oxygène) et, d’autre part, d’argon (pour créer une atmosphère inerte). « Le client a indiqué que le mélange de gaz devait être très pur. À cet effet, la teneur en hydrogène devait surtout rester dans des limites strictes », précise Nadia Bakker, Offer deployer Benelux chez Air Liquide. « Air Liquide peut fournir des mélanges de gaz d’une telle précision, mais ils sont beaucoup plus onéreux que les mélanges gazeux nécessitant moins de précision. »

Le coût pour un mélange de gaz d’une telle précision est d’environ 300 à 400 € par bouteille (50l). Et vu qu’une entreprise qui réalise des impressions à plein temps via l’extrusion de métal consomme deux bouteilles de gaz de 50 litres par semaine, le coût du mélange atteint près de 700 € par semaine. Une somme considérable, qui a une influence importante sur le coût de production total.

Une réduction de prix jusqu’à 80 %

« Nous avons pris l’initiative d’étudier de manière approfondie les spécifications demandées par le client. Nous avons alors constaté que les tolérances requises pour l’hydrogène étaient quelque peu inhabituelles. La teneur en hydrogène dans le mélange ne pouvait pas excéder de plus d’1 % le niveau de référence, alors qu’elle pouvait être inférieure de 20 %. Étant donné que c’est précisément cette marge de 1 % qui rend ce mélange si coûteux, nous avons décidé de le définir à nouveau, afin qu’il corresponde mieux au processus de remplissage d’Air Liquide. Nous avons ainsi réussi à réduire le prix de vente d’un facteur d’environ 80 % (!). »

« Cela profite non seulement aux entreprises qui utilisent ces imprimantes, mais aussi aux fabricants des imprimantes, vu qu’ils peuvent désormais occuper une position plus forte sur le marché. » Le nouveau mélange est déjà disponible pour les entreprises au Benelux et en Scandinavie, et sera également proposé dans d’autres pays dans un avenir proche.

Des délais de livraison raccourcis

« Il va de soi que le nouveau mélange de gaz bénéficie d’un accueil enthousiaste sur le marché. Comme il a été développé en étroite concertation avec les fabricants d’imprimantes, les utilisateurs finaux ont la certitude que le nouveau mélange n’enfreint pas les conditions de la garantie. Comme indiqué, il est en outre bien plus économique, et il peut être livré beaucoup plus rapidement qu’avant. »

« Nous sommes heureux car nous avons réussi, grâce à notre engagement et à nos connaissances, à proposer une meilleure solution à nos clients », conclut Nadia Bakker. « Et nous sommes naturellement prêts à examiner si nous pouvons contribuer à l’amélioration d’autres techniques d’additive manufacturing ou accroître leur rentabilité. Nous avons en outre développé un certain nombre de formations pour les entreprises d’Impression 3D  afin d’utiliser les gaz en toute sécurité. Ces entreprises n’ont souvent que peu d’expérience avec les gaz, et une formation de ce type est donc évidemment la bienvenue. »