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Avantages de l'impression 3D de métaux en alliage de titane

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Eplus3D sur l'impression d'alliage d'aluminium

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La fabrication additive de métaux est une technologie émergente qui remet en question les méthodes de fabrication traditionnelles. Cependant, le comportement à la corrosion des pièces fabriquées de manière additive doit être pris en compte si les techniques additives doivent trouver une application généralisée.

Des efforts considérables ont été déployés au cours des dernières décennies pour optimiser les dispositifs d'impression, notamment des lasers très fiables, du matériel informatique haute performance peu coûteux et des logiciels. Actuellement, l'impression 3D métallique a été mise en avant pour ses avantages uniques dans la production de matériaux métalliques par rapport aux autres techniques de fabrication. Prenons l'exemple d'un alliage à base de Ti.

Étant donné que le titane combine une large application industrielle dans les pièces de haute performance avec des coûts d'usinage élevés, un moulage difficile et un long délai dans le traitement conventionnel, le titane et les alliages de titane sont du plus haut intérêt en ce qui concerne les techniques AM

Parmi les alliages de titane, le Ti6Al4V est le matériau le plus largement utilisé pour de nombreuses pièces d'ingénierie et implants biomédicaux. Ce matériau offre une forte résistance à la corrosion et se distingue par sa grande ductilité. Ces caractéristiques en font un excellent candidat pour une mise en œuvre dans plusieurs industries.

L'impression 3D du titane présente de nombreux avantages.

Pour les applications aérospatiales, l'utilisation de titane et de composants imprimés en 3D permet souvent de réduire le taux d'achat. Ce terme issu de l'industrie aérospatiale fait référence à la corrélation entre le poids du matériau initialement acheté et le poids du produit fini.

Par exemple, dans la fabrication traditionnelle, le rapport achat/vol des pièces d'avion en titane peut être compris entre 12:1 et 25:1. Cela signifie que vous avez besoin de 12 à 25 kg de matières premières pour produire 1 kg de pièces. Dans ce cas, jusqu'à 90 % de la matière peut être transformée.

L'impression 3D métal peut réduire la proportion de titane de 3:1 à 12:1. En effet, les imprimantes 3D en métal n'utilisent généralement que la quantité de matériau nécessaire à la fabrication des pièces, et la structure de support génère très peu de déchets. Pour les matériaux coûteux (comme le titane), il est très important de réduire le coût d'achat par rapport au coût économisé.

La fabrication additive peut également améliorer les propriétés de légèreté du titane grâce à l'optimisation de la topologie. À l'aide d'un logiciel d'optimisation de la topologie, les ingénieurs définissent certaines exigences, telles que des contraintes de charge et de rigidité, puis laissent l'outil logiciel optimiser la conception initiale pour répondre à ces exigences. Grâce à cette optimisation, tout matériau inutile est supprimé de la conception, ce qui permet de créer un composant plus léger mais solide.

Les conceptions topologiquement optimisées ne peuvent souvent être fabriquées qu'à l'aide des technologies de fabrication additive. Cet avantage est particulièrement apprécié par l'industrie aérospatiale, où les pièces légères en titane imprimées en 3D peuvent permettre de réduire le poids et d'améliorer les performances des avions

Malgré les avantages de l'impression 3D du titane, quelques défis doivent être pris en considération.

1. Le premier est la nécessité de développer des normes pour l'utilisation du titane avec les technologies additives. Certaines entreprises prennent déjà des mesures dans ce sens.

2. Le deuxième défi est le coût élevé de la poudre de titane. Par exemple, le prix de la poudre de titane optimisée pour l'impression 3D varie entre 300 et 600 dollars américains.

L'impression 3D du titane est devenue une technologie précieuse dans les domaines de l'aérospatiale, de la médecine et de l'automobile. La principale raison est que les performances supérieures du titane sont associées à la capacité de réduire les déchets dans l'impression 3D et de créer des conceptions complexes et légères.

À l'avenir, à mesure que le coût du titane diminuera et que de nouvelles applications seront découvertes, l'impression 3D du titane deviendra une bonne alternative de fabrication pour un plus grand nombre d'industries.