SEAM peut accélérer la fabrication additive de composants en plastique par huit par rapport aux procédés conventionnels. Le processus atteint cette vitesse de production ultra-rapide en combinant l'impression 3D avec le système de mouvement d'une machine-outil. Crédit :Fraunhofer IWU
La fabrication additive de composants plastiques en grand volume est une entreprise de longue haleine. Des chercheurs de l'Institut Fraunhofer pour les machines-outils et la technologie de formage IWU ont maintenant développé la fabrication additive par extrusion de vis (SEAM), un système et un processus huit fois plus rapides que l'impression 3D conventionnelle. Les visiteurs pourront voir l'imprimante 3D ultrarapide en action sur le stand Fraunhofer C22 dans le hall 2 lors de la Hannover Messe du 1er au 5 avril, 2019.
Les imprimantes tridimensionnelles qui fabriquent de petits souvenirs couche par couche à partir de plastique fondu sont souvent utilisées dans les salons professionnels. Cela peut prendre jusqu'à une heure pour produire un souvenir de poche. Ce processus est beaucoup trop lent pour la production en série de composants, comme l'exige l'industrie automobile, par exemple. Un système de l'Institut Fraunhofer pour les machines-outils et la technologie de formage IWU de Chemnitz fait passer l'impression 3D à un nouveau niveau :la technologie à grande vitesse du système ne prend que 18 minutes pour produire un composant en plastique de 30 centimètres de haut. Une équipe de chercheurs du Fraunhofer IWU a développé cette technologie pour la fabrication additive de composants plastiques résilients en grand volume. Les fabricants d'outils ainsi que les industries automobile et aérospatiale bénéficient de l'imprimante 3D innovante qui atteint une vitesse de processus huit fois supérieure. Cette imprimante utilise le processus SEAM - abréviation de Screw Extrusion Additive Manufacturing - développé à l'Institut de Chemnitz.
Comment SEAM atteint-il ces vitesses de processus élevées ? "En combinant la technologie des machines-outils avec l'impression 3D, " dit le Dr Martin Kausch, un scientifique à Fraunhofer IWU. Pour traiter le plastique, les chercheurs utilisent une unité spécialement conçue qui fait fondre la matière première et l'éjecte à un débit élevé. Cette unité est installée au-dessus d'une plate-forme de construction qui peut être pivotée sur six axes en utilisant le système de mouvement d'une machine-outil. "Jusque là, cette combinaison est unique, " explique le Dr Kausch. Le plastique chaud est déposé en couches sur la plate-forme de construction. Le système de mouvement de la machine garantit que le panneau de construction glisse sous la buse de manière à produire la forme de composant préalablement programmée. La table peut être déplacé à une vitesse d'un mètre par seconde dans le X-, Axes Y et Z et peut également être incliné jusqu'à 45 degrés. « Cela nous permet d'imprimer huit fois plus vite que les procédés conventionnels, réduisant considérablement les délais de production des composants en plastique."
Ce composant expérimental est un hybride de tôle CFRP et de structures imprimées en 3D – SEAM permet pour la première fois d'imprimer sur des composants moulés par injection ou de la tôle. Crédit :Fraunhofer-Gesellschaft
L'imprimante 3D traite des matériaux de base économiques
Toutes les heures, jusqu'à sept kilogrammes de plastique sont pressés à travers la buse chaude d'un diamètre d'un millimètre. Des procédés d'impression 3D comparables, tels que la modélisation de dépôt fondu (FDM) ou la modélisation de filament fondu (FLM), n'atteignent généralement que 50 grammes de plastique par heure. Une caractéristique unique est que, au lieu du filament FLM coûteux, SEAM traite de manière fluide, granulé de plastique standard rentable en résilient, composants renforcés de fibres de plusieurs mètres. Cette méthode permet de réduire les coûts des matériaux d'un facteur deux cents.
SEAM permet aux chercheurs de mettre en œuvre des géométries complexes sans structures de support. Le point culminant est que le nouveau système permet même d'imprimer sur des composants moulés par injection existants. "Comme notre plate-forme de construction peut être pivotée, nous sommes en mesure d'imprimer sur des structures courbes avec un axe Z se déplaçant séparément, " dit Kausch. " Dans les tests, nous avons pu traiter une grande variété de plastiques. Ils allaient des élastomères thermoplastiques aux plastiques hautes performances contenant 50 % de fibre de carbone. Ces plastiques sont des matériaux particulièrement pertinents pour l'industrie et ne peuvent pas être traités avec des imprimantes 3D traditionnelles."
