Qu'est-ce que l'impression 3D ?
L'impression 3D, également connue sous le nom de fabrication additive, est un processus qui permet de réaliser rapidement un objet solide tridimensionnel de n'importe quelle forme à partir d'un modèle numérique. L'essence de l'impression 3D est de générer un fichier de modèle numérique en éditant une série de tranches numériques d'un style de traitement spécifique par le biais d'un logiciel de conception assistée par ordinateur, puis d'utiliser des additifs spécifiques comme matériaux de liaison conformément aux dimensions du dessin du modèle, en utilisant un équipement de moulage spécifique, c'est-à-dire des imprimantes 3D, pour fabriquer des poudres métalliques solides ou des substances hautement malléables sous forme de poudre, de liquide ou de filament. Le traitement en couches, le moulage par empilement de sorte que la matière première fondra et augmentera ces fines couches couche par couche, pour finalement imprimer un objet solide réel et tridimensionnel.
Les matériaux d'impression 3D
Les plus grands experts mondiaux de l'industrie de l'impression 3D définissent la poudre métallique pour l'impression 3D comme un groupe de particules métalliques d'une taille inférieure à 1 mm. Cela inclut les poudres de métaux simples, les poudres d'alliages et certains alliages de poudres composées réfractaires aux propriétés métalliques, les alliages de bronze, les aciers industriels, les aciers inoxydables, les alliages de titane et les alliages de nickel et d'aluminium. Toutefois, outre une bonne plasticité, les poudres métalliques destinées à l'impression 3D doivent également répondre aux exigences suivantes : taille fine des particules, distribution étroite de la taille des particules, sphéricité élevée, bonne fluidité et densité apparente élevée.
L'influence de la forme, de la taille et de la distribution des particules de poudre métallique sur le produit fini imprimé en 3D
Dans le processus de préparation des poudres métalliques, les particules de poudre prennent différentes formes selon les méthodes de préparation, telles que sphérique, subsphérique, polygonale, spongieuse poreuse, dendritique, etc. La forme des particules de la poudre affecte directement la fluidité et la densité de la poudre, ce qui a un impact sur les propriétés des pièces métalliques préparées.
Les poudres sphériques ou presque sphériques ont une bonne fluidité, sont moins susceptibles d'obstruer le système d'alimentation en poudre pendant l'impression et peuvent être étalées en fines couches, améliorant ainsi la précision dimensionnelle et la qualité de surface des pièces imprimées en 3D, ainsi que la densité et l'uniformité des tissus des pièces, ce qui en fait le type de forme de matière première préféré pour l'impression en 3D. Toutefois, il convient de noter que les poudres sphériques présentent une faible densité d'empilement des particules et de grands vides, ce qui rend les pièces moins denses et affecte également la qualité du formage.
Plus la taille des particules de poudre métallique est petite, plus le frittage est aisé, car plus la taille des particules est petite, plus la surface spécifique est grande, plus la force motrice du frittage est importante. En outre, les vides entre les fines particules de poudre sont faibles et la connexion entre les couches de poudre adjacentes est étroite, ce qui permet d'améliorer la densification et la résistance du frittage. Les petites particules de poudre métallique peuvent également combler les vides des grosses particules, ce qui peut améliorer la densité d'empilement de la poudre, contribuant ainsi à améliorer la qualité de la surface et la résistance des pièces métalliques imprimées. Toutefois, plus les particules sont fines, mieux c'est, car si elles sont trop nombreuses, le processus de frittage peut facilement donner lieu à un phénomène de sphéroïdisation, ce qui peut entraîner une épaisseur inégale de la poudre de pose. Le phénomène dit de "sphéroïdisation", c'est-à-dire que pour que la surface du métal liquide en fusion et la surface du milieu environnant du système aient une énergie libre minimale, sous l'action de la tension superficielle, la forme de la surface du métal liquide devient un phénomène de transformation de la surface en sphéroïde. La sphéroïdisation empêche généralement la poudre de métal de se solidifier pour former un bassin lisse et continu après la fusion, formant ainsi une pièce lâche et poreuse, ce qui entraîne l'échec du moulage.