Définir quand le filament

3 février 2023

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Fig. 1 Les trois étapes du traitement MEX et MIM (Extrait de l'article : « Fabrication additive de filament métallique : quand il peut remplacer le moulage par injection de métal » par A Quarto et C Giardini, publié dans Progress in Additive Manufacturing, 21 septembre 2022, 10 pages. )

Ces dernières années, de nombreuses avancées ont été réalisées dans les technologies de fabrication additive métallique, ce qui en fait des alternatives attrayantes aux processus de fabrication soustractifs ainsi qu'aux processus de forme nette ou quasi nette tels que la métallurgie des poudres et le moulage par injection de métal. C'est particulièrement le cas pour les composants métalliques présentant des niveaux de complexité plus élevés, qui bénéficieraient de possibilités de réduction de poids et nécessiteraient un volume de pièces relativement faible. Il est bien connu que MIM est capable de produire des formes très complexes et aux volumes de production requis en utilisant une large gamme de métaux et d'alliages pour obtenir les performances et le coût souhaités des pièces. Cependant, le MIM est considéré comme relativement coûteux en termes d’énergie et d’investissement en équipements et outillage de production. Un certain nombre de procédés de fabrication additive métallique sont en concurrence avec le MIM, mais nombre d'entre eux, tels que la fusion sur lit de poudre par faisceau laser (PBF-LB), consomment également beaucoup d'énergie avec des temps de production souvent longs et ne sont pas considérés comme adaptés aux pièces de faible valeur. ou pour des volumes de pièces élevés.

Un procédé de fabrication additive métallique qui attire l'attention des producteurs est l'extrusion de matériaux (MEX), terme ISO/ASTM désignant le procédé appelé Métal-ME dans l'article examiné, en raison de sa flexibilité et de son potentiel de production de formes complexes avec des coûts d'investissement inférieurs à ceux des fabricants. avec MIM. MEX a récemment été adapté pour l'extrusion de filaments métalliques – par exemple, AISI 316L et 17-4 PH, avec une matière première pour les filaments comprenant 80 % en poids d'acier inoxydable avec une teneur en polymère de 20 % en poids, ce qui permet une impression facile. MEX partage également une étape commune de la chaîne de production avec MIM : le déliantage et le frittage. Les deux procédés auraient la capacité de produire des géométries complexes, des pièces à haute densité (98,7 % pour le MEX et 99,2 % pour le MIM) et la possibilité d'utiliser plusieurs métaux et alliages différents.

Afin d'obtenir plus d'informations sur lequel des deux processus présente le meilleur potentiel commercial, l'Université de Bergame, Dalmine, Italie, a réalisé une étude visant à développer un modèle de coût pour une pièce sélectionnée produite par MEX et MIM. Le modèle comprenait l'évaluation des tendances des coûts de production des processus MEX et MIM, en étudiant comment ces processus peuvent être caractérisés par un comportement différent en fonction du volume de production et du nombre de pièces obtenues au cours d'un seul cycle de production. Les résultats de cette étude ont été inclus dans l'article « Fabrication additive de filaments métalliques : quand il peut remplacer le moulage par injection de métal » publié dans Progress in Additive Manufacturing. Les auteurs de l'étude – Mariangela Quarto et Claudio Giardini – ont déclaré que, bien que le MIM et Le MEX peut tous deux être utilisés avec succès pour produire une pièce spécifique, ce sont les aspects économiques, tels que la dépense de temps, d'argent et de ressources (y compris l'énergie) liés à l'ensemble de la chaîne de production, qui doivent être pris en compte. Les résultats de leur étude ont donc permis de développer un modèle d'étude du coût unitaire de la pièce, du taux de productivité et du temps factice (DT). On dit que le temps factice représente le nombre d’heures théoriquement nécessaires à la production d’une seule pièce.

La chaîne de processus pour les deux processus de fabrication est illustrée à la figure 1 et comprend trois étapes. La première étape implique principalement des coûts liés au temps passé à la conception du produit et/ou du moule (pour MIM) et à la définition de la trajectoire outil/buse (pour MEX). Ces coûts sont considérés comme cachés (sauf pour le moule utilisé dans MIM, qui est inclus dans les coûts des consommables). La deuxième étape implique la production réelle de la pièce jusqu'à l'étape de la pièce verte et la troisième étape est omise dans le modèle de coûts, car le même type de matériau est utilisé et la même entreprise externe effectue le déliantage et le frittage et aura donc le même coût.