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Markforged Impression 3D Metal

Comment choisir les pièces à imprimer avec la Metal X ?

Écrit par Matthieu le 9 juillet 2019
Matthieu

Matthieu est expert impression 3D chez Neofab et également rédacteur d'articles techniques pour notre blog où il livre les conseils et guides pour appréhender les technologies d'impression 3D.

La technologie développée par Markforged avec la Metal X est novatrice et permet de nombreuses nouvelles applications, il est cependant important de connaître quels types de pièces sont les mieux adaptées à l'imprimante métal. Nous allons développer dans cet article les facteurs à prendre en compte pour imprimer avec la Metal X.

 

Quels sont les avantages à imprimer ses pièces en 3D ?

 

Avant de se plonger sur la Metal X, il est important de détailler les avantages à utiliser la fabrication additive.

 

  1. Imprimer des pièces impossibles ou difficilement usinables

    L'entreprise Black & Decker a eu l'opportunité d'avoir la Metal X au sein de leurs locaux avant la commercialisation officielle de l'imprimante. Cela nous a permis d'avoir de nombreux retours sur l'utilisation faite sur le terrain par l'entreprise.
    Par exemple Black & Decker avait besoin de gagner en réactivité sur une pièce déjà existante.
    piece metal X 1
    Cette pièce était usinée avant l'arrivée de la Metal X. Vu la complexité de la pièce, elle était produite en 4 parties distinctes nécessitant d'être assemblées. Les ingénieurs ont alors apporté quelques modifications au design de la pièce pour l'adapter à la fabrication additive.
    Le résultat est parlant, en plus d'alléger le poids de la pièce, le fait d'utiliser la Metal X permet d'imprimer la pièce en une seule partie supprimant toute la phase d'assemblage.

    Black et Decker
    La pièce imprimée par Black & Decker lors de l'utilisation

  2. Économiser du temps humain grâce à l’automatisation faite par les logiciels d'impression

    On entend souvent que l'impression 3D est plus lente que l'usinage, cela peut être vrai si on prend en compte seulement les temps d’impression vs les temps d’usinage. Mais il y a d'autres facteurs dans l'équation comme la gestion des temps d'attente, le paramétrage du logiciel, ...

    Par exemple, imprimer une pièce avec la Metal X peut prendre entre 1 et 2 jours en comptant le processus entier (impression, déliantage, frittage). Vous n’avez cependant pas besoin de gérer les listes d’attentes l'imprimante le fait automatiquement, vous n'avez pas besoin d'un responsable de production, l’imprimante travaille seule et de manière autonome même le week-end.

  3. Gagner en agilité grâce à la fabrication additive

    Vous le savez probablement déjà mais lorsque le processus de fabrication est externalisé, il est possible d’attendre des mois pour obtenir des pièces. Avec l’impression 3D vous gérez la fabrication d’une manière bien plus agile. Cela vous permet d’itérer plusieurs designs rapidement et accélère la mise sur le marché des produits.


    cas client black et decker-2
  4. Aucunes ressources allouées n'est perdu dans le processus d'impression
    La fabrication additive a également l'avantage d'utiliser les ressources uniquement pour l'impression de la pièce. Vous avez uniquement besoin du design de la pièce et aucun autre outils n'est nécessaire. En usinage traditionnel, vous allouez des ressources qui ne vont pas directement dans le processus de fabrication de la pièce. La fabrication additive est beaucoup plus direct.
  5. Une courbe des coûts d'impression (presque) plate

     

    ROI Metal X 4

    Enfin il y a la courbe des coûts de l’impression 3D : la courbe est plate, ce qui veut dire que le coût des impressions est plus ou moins le même en fonction de la quantité imprimer.

    A contrario l’usinage a un coût de fabrication très élevé en petite quantité, plus les quantités augmentent plus le coût unitaire diminue.

    Ce genre de courbe presque plate rend très intéressant l’impression de pièces détachées pour outillage par exemple. A contrario la Metal X n'est pas faite pour réaliser des pièces en grande série.

 

Quels types de pièce peut-on imprimer avec la Metal X ?

 

On peut difficilement se tromper lors de l'impression de pièce. Il faut malgré tout prendre en compte qu'il est déconseillé d'imprimer des pièces qui sont conçues pour d'autres procédés de fabrication. Il est fortement conseillé de concevoir des pièces adaptées aux avantages et contraintes des machines.

Pour la Metal X, nous avons d'ailleurs établi un guide de conception regroupant toutes les bonnes pratiques et conseils à prendre en compte lors de la conception de pièce.

 

Metal X 3D Natives - Neofab-2

 

Comme vu au début de l'article, le cas Black & Decker est vraiment parlant car l'entreprise n'a pas simplement utilisé le design existant pour l'imprimer sur la Metal X. Ils ont adapté le design pour tirer un maximum des possibilités de l'imprimante.

Par exemple, pour le trou de la pièce Black & Decker il a été conçu en forme de goutte d’eau afin d’être facilement imprimable avec la Metal X. Cela réduit grandement la quantité de support et déliantage de la pièce. Juste en modifiant légèrement la forme de la pièce.

 

Il est également déconseillé d'imprimer des pièces qu'il est possible d'acheter en magasin (tiges, boulons, ...). Les processus de fabrication seront forcément plus chers avec la Metal X. Tout ce que vous pouvez acheter facilement en magasin n’est pas spécialement rentable à imprimer.

 

 

Prototypage

 

Même si la Metal X imprime des pièces très résistantes, cela n'empêche pas de pouvoir réaliser des prototypages. L'agilité offerte par l'impression 3D permet d'améliorer le design de ses pièces très rapidement et à moindre coût. La Metal X ne déroge pas à la règle. 

Les moules à injection sont un bon exemple pour le prototypage : si vous souhaitez réaliser un changement significatif à votre moule, cela peut vous coûter très cher. Dans ce domaine l’impression 3D offre un réel avantage.

 

Pièces fonctionnelles

 

La Metal X est capable d'imprimer trois métaux différents (l'acier inoxydable 17-4 PH, l'acier à outils A2 et l'acier à outils H13). Avoir la possibilité d'imprimer trois métaux différents ouvre de nouvelles opportunités d'impression. Voyons un peu plus en détails les pièces imprimables avec les différents matériaux :

 

  • L'acier inoxydable 17-4 PH
    Le 17-4 PH est un acier versatile ayant les caractéristiques nécessaires pour une large variété d'applications. Il est également résistant à la corrosion ce qui le rend intéressant dans des industries de pétrochimie, médical, l'aérospatial et l'industrie.

    Voici un exemple de ce que nous avons imprimé avec notre Metal X :

    piece metal X 2
    piece metal X  5

 

  • L'acier à outils H13
    Le H13 possède une forte résistance à l'abrasion dans des environnements à hautes et basses températures. Le matériau est légèrement moins
    résistant que le A2 en terme de dureté mais il résiste à des températures plus élevées. C'est notamment intéressant pour l'impression de moules pour plastique ou métal chaud.


H13-3

Exemple de pièces imprimées en acier à outils H13


  • L'acier à outils A2
    Le A2 est un matériau dur et résistant à l'usure. Grâce à sa dureté de 58 sur l'échelle HRC, nous conseillons ainsi d'imprimer des pièces d'outillage, de fixation, de moulage et de découpage avec ce matériau.

 

A2-3

Ici une pièce en A2 a été imprimée afin de réaliser des opérations d'emboutissage.

 

 

Pour conclure, nous pouvons dire que plus la complexité géométrique de la pièce augmente, plus c'est intéressant de l'imprimer en 3D.

Il est également nécessaire de réaliser des fichiers optimisés pour la fabrication additive. En prenant connaissance du guide de conception spécial Metal X, vous aurez une meilleure approche des possibilités de l'imprimante. Ce guide reprend des données fondamentales comme l'épaisseur minimum des parois, l'angle de porte à faux maximum à respecter, ...

Avant de se lancer, il est nécessaire de se demander pourquoi je souhaite imprimer cette pièce en 3D et prendre en compte les facteurs de coûts, rapidité d’exécution, de géométrie, etc.

 

 

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