Jeroen van Hal
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Bon nombre d'entre nous disposent d'une imprimante à jet d’encre ou laser, pour imprimer du texte ou des images "2D", sur du papier. Mais petit à petit, les imprimantes 3D font leur entrée dans nos maisons, pour la fabrication de gadgets, de bijoux et d'autres produits. L’impression 3D gagne de plus en plus en popularité. Aujourd’hui, d’importantes plateformes en ligne sont créées où des modèles « open source » comme Pinshape sont à la disposition de tout un chacun. L'impression en 3 dimensions, aussi connue sous le nom de fabrication additive, est une nouvelle technique de production selon laquelle des produits réels tridimensionnels sont fabriqués couche par couche, à partir de rien. Ce procédé est à l'opposé des opérations d'usinage traditionnelles de décolletage telles que le tournage, le taraudage, le forage, le fraisage ou la découpe, où de la matière est retirée pour fabriquer le produit.

L’impression 3D ou « prototypage rapide »

De nos jours, l’impression 3D est souvent associée à un procédé appelé « prototypage rapide », que les équipes de R&D utilisent pour créer une représentation physique (un prototype) d’une nouvelle invention pour qu’elle soit mise à l’essai et validée.

L'utilisation professionnelle des imprimantes 3D gagne en popularité pour la fabrication rapide de produits en série limitée et sur mesure. Cette technique est déjà utilisée à grande échelle pour des produits en polymères et en métal, tandis que l'impression 3D de céramique est en pleine croissance.

L'impression 3D chez Bronkhorst

Les imprimantes 3D sont devenues des outils incontournables de tout environnement de production. Ainsi, elles sont aussi mises à contribution chez Bronkhorst, tant pour le développement de produits que de processus. Cette technologie offre une nouvelle méthode de fabrication très accessible.

Nous utilisons plusieurs imprimantes 3D, principalement à des fins de visualisation - le prototypage rapide - et pour imprimer des outils qui faciliteront la production de débitmètres et régulateurs de débit massiques. Avant les imprimantes 3D, un prototype ou un composant devait être fabriqué dans un atelier externe, requérant davantage de temps et d'investissement. Grâce à cette nouvelle technique de fabrication, nous avons pu accroître notre productivité en imprimant les composants ou outils nous-mêmes, gagnant ainsi beaucoup de temps.

Il suffit de quelques heures pour évaluer le design d'un composant et déterminer s'il répond aux exigences. Qui plus est, pour la production en petites quantités, il n’est plus nécessaire d’investir dans la fabrication d'un gabarit.

Outre la rapidité de production, l'impression 3D offre d'autres grands avantages. Il est beaucoup plus efficace et convaincant de travailler avec un véritable modèle de composant physique en plastique qu'avec une image en trois dimensions, qui peut sembler parfaite et idéale, mais n'est pas réelle. La communication entre les départements de R&D, d'ingénierie et de production est aussi grandement simplifiée quand on dispose d'un modèle concret sur lequel baser les discussions. Quels sont les problèmes clés qui se poseront et quels peuvent être les risques d'un nouveau design ? Au département de R&D, l'impression 3D est surtout utilisée pour tester les fonctionnalités d'un nouveau modèle. Le département d'ingénierie se penche, lui, sur l'étape suivante, en faisant du design un modèle réaliste et productible.

Coopération avec des partenaires externes

K3D qui appartient au Kaak Group , à Terborg, a acquis la première véritable imprimante 3D industrielle pour le métal. Depuis septembre 2016, elle est pleinement opérationnelle. La MetalFab1 repose sur la méthode de fusion sélective par laser (SLM), une technique d'impression tridimensionnelle où une couche de poudre métallique est déposée, après quoi certaines particules de cette poudre sont fusionnées de manière sélective à l'aide de lasers. Il s'agit de la première étape vers la production de pièces métalliques à partir d'une imprimante 3D.

Pour avoir plus d’informations sur les régulateurs de débit massique dans les imprimantes 3D, vous pouvez lire l'article de blog de Jens Kiene sur la façon dont une imprimante 3D utilise un régulateur Mass Stream pour la fusion sélective par laser (article en anglais).

Le groupe Kaak s'est adressé à sept entreprises de sa région pour expérimenter cette nouvelle technique, avec l'ambition de faire de cette région des Pays-Bas une véritable « print valley ». Chaque semaine, Bronkhorst peut utiliser l'imprimante pendant plusieurs heures. Bronkhorst est continuellement à la recherche d'opportunités d'améliorer ses procédés de production de débitmètres, notamment en étudiant la possibilité d'intégrer davantage de fonctionnalités aux modules, sans interférer avec le design modulaire. De plus, les établissements d'enseignement régionaux sont également invités à utiliser la machine afin de familiariser les étudiants au fonctionnement de cette technologie.

Imprimante 3D Kaak

Des régulateurs de débit massique pour les imprimantes 3D

Parallèlement à l'usage de l'impression 3D pour le développement de nos propres produits et processus, cette technologie est également utilisée dans l’autre sens puisque les régulateurs de débit massiques sont utilisés à l'intérieur même des imprimantes 3D pour les métaux. En effet, pour réaliser la fusion sélective par laser, et afin d’éviter l'oxydation du métal pendant la fusion au laser au contact de l'oxygène présent dans l'air ambiant, il est essentiel de disposer d'une atmosphère de gaz inerte autour des particules de poudre métalliques devant être fusionnées à l'intérieur de l’imprimante. Pour ce faire, une barrière de gaz inerte doit être appliquée : l'argon pour l'acier, le titane et l'azote pour l'aluminium. Bronkhorst offre aux fabricants de ces imprimantes 3D un système permettant de réguler et de surveiller le débit de ces barrières de gaz inertes.

L'impression 3D est une méthode de fabrication additive qui offre à Bronkhorst une nouvelle technique de production, essentielle pour rester à la pointe des nouvelles tendances sur le marché en matière de développement de produits et de processus.

Pour en savoir plus, consultez la note d'application sur l’impression 3D des produits métalliques (texte en anglais).

Découvrez le débitmètre massique MASS-STREAM D-6300 utilisé pour l’impression 3D et regardez la vidéo.