La technologie de fabrication additive au laser est une méthode de fabrication qui utilise le laser comme source de chaleur et utilise l'effet de focalisation du faisceau à haute énergie du laser pour faire fondre rapidement la poudre de métal.
La densité énergétique élevée du laser permet de fabriquer des métaux difficiles à usiner, tels que les alliages de titane et les alliages à haute température utilisés dans l'aérospatiale, etc. La technologie de fabrication additive par laser présente également l'avantage de ne pas être limitée par la structure des pièces, ce qui permet de traiter et de fabriquer des structures complexes, des pièces difficiles à traiter et des pièces à parois minces.
À l'heure actuelle, la technologie de fabrication additive par laser a été appliquée à des matériaux tels que les alliages de titane, les alliages à haute température, les alliages à base de fer, les alliages d'aluminium, les alliages réfractaires, les alliages amorphes, les céramiques et les matériaux à gradient, etc. Elle présente des avantages significatifs dans la fabrication de composants complexes à haute performance dans le domaine aérospatial et de structures complexes poreuses dans le domaine de la biofabrication.
La technologie de fabrication additive utilisant le laser comme source de chaleur est principalement divisée en processus de dépôt laser basé sur l'alimentation en poudre et en technologie de fusion de zones sélectionnées par laser basée sur l'étalement de la poudre.
En raison des différents noms des unités, la technologie de dépôt par fusion laser basée sur l'alimentation en poudre est également connue sous le nom de dépôt par énergie dirigée (DED), de formage solide par laser (LSF), de dépôt direct de métal (DMD), de dépôt par fusion laser (LMD), etc. Quel que soit le nom, le principe consiste à utiliser le principe de base du prototypage rapide, en utilisant de la poudre métallique comme matière première, en utilisant un laser à haute énergie comme source d'énergie, conformément au chemin de traitement prédéterminé, la synchronisation de la poudre métallique donnée à la fusion couche par couche, la solidification rapide et le dépôt couche par couche, de manière à réaliser la fabrication directe de pièces métalliques.
En règle générale, la plate-forme du système de formage des métaux par laser se compose d'un laser, d'une table CNC, d'une buse d'alimentation en poudre, d'un chargeur de poudre réglable de haute précision et d'autres dispositifs auxiliaires, comme le montre la figure ci-dessous. Les lasers disponibles pour le processus de préparation du modèle sont principalement divisés en lasers continus à semi-conducteurs, lasers continus à fibres, lasers continus à CO2 et lasers pulsés YAG:Nd en fonction du modèle de faisceau. En fonction de l'emplacement des buses, on distingue principalement le groupe de buses d'alimentation en poudre coaxiales et les buses d'alimentation en poudre latérales.
La technologie de fusion sélective par laser utilise un laser à haute luminosité pour fondre directement des poudres métalliques sans liant. Les modèles 3D sont directement transformés en pièces structurelles complexes avec des performances comparables à celles des pièces forgées, et les pièces ne nécessitent qu'une finition de surface pour être utilisées. Les principales technologies additives laser comprennent la fusion sélective par laser (SLM), le processus de dépôt sur lit de poudre, etc.
Le principe de base de la fusion par zone laser est le suivant : le faisceau laser est balayé selon une trajectoire préétablie afin de faire fondre la poudre métallique déposée au préalable ; après avoir effectué un niveau de balayage, la chambre de travail descend d'une couche en hauteur et la couche de poudre repose sur une autre couche de poudre, et ainsi de suite, couche par couche, jusqu'à ce que les pièces métalliques requises soient fabriquées ; l'ensemble du processus se déroule dans un environnement sous vide, ce qui permet d'éviter efficacement l'influence d'impuretés nocives présentes dans l'air.
Le processus de fusion sélective par laser peut être directement transformé en produits métalliques finis, en éliminant la transition intermédiaire. Les pièces préparées ont une grande précision dimensionnelle et une bonne rugosité de surface (Ra 10~30μm), ce qui convient à diverses formes complexes de pièces, en particulier aux pièces complexes avec des structures internes complexes. Elle ne peut pas être fabriquée par les méthodes traditionnelles ; convient aux pièces structurelles complexes uniques et en petits lots sans moule, à la fabrication rapide La machine convient aux pièces structurelles complexes uniques et en petits volumes sans moule et à la fabrication à réponse rapide.