9 raisons pour lesquelles une imprimante 3D industrielle devrait disposer d'un système de modules d'impression interchangeables

9 raisons pour lesquelles une imprimante 3D industrielle devrait disposer d'un système de modules d'impression interchangeables

Conception modulaire des machines industrielles

Depuis de nombreuses années, les fabricants de machines utilisées dans diverses industries ont concentré leur attention sur la construction de machines à conception modulaire. En tant qu’utilisateurs, nous obtenons une machine dans une configuration de base, puis, en fonction de notre application et de nos besoins précis, nous complétons l’équipement acheté avec des modules spécifiques ou des outils spécialisés pour le domaine d’activité donné. Un exemple d’une telle action peut être la sélection d’un outil approprié utilisé dans une machine-outil à commande numérique, qui permet une utilisation optimale de ses capacités et une adaptation à notre application spécifique. La conception modulaire de l’imprimante 3D repose sur des hypothèses similaires.

Les solutions modulaires sont de plus en plus utilisées par les fabricants de machines car elles sont beaucoup plus pratiques et, en plus, elles s’inscrivent dans l’idée de l’Industrie 4.0. Pour l’utilisateur, cela garantit la flexibilité et l’adaptation de la machine aux attentes changeantes et aux différentes applications. La possibilité de développer l’équipement pendant tout son cycle de vie et le montage rapide d’autres accessoires tels que des outils ou des modules spécialisés constituent une grande valeur ajoutée de toute machine de classe industrielle.

L'utilisation de l'imprimante 3D dans l'industrie et les matériaux d'impression 3D

Les entreprises manufacturières du monde entier équipent de plus en plus souvent leurs parcs de machines avec des imprimantes 3D industrielles. Elles sont utilisées dans pratiquement toutes les industries. Dans l’industrie ferroviaire, l’impression 3D est utilisée pour produire des composants d’équipement intérieur, les constructeurs d’avions remplacent les composants métalliques par ceux qui sont plus légers et résistent en même temps à de nombreux facteurs externes, et l’industrie automobile fabrique de nombreux prototypes beaucoup plus rapidement et s’appuie sur des équipements de production réalisés dans des technologies incrémentales. 

La gamme de matériaux techniques et ceux à résistance élevée, disponibles sur le marché est très large et est toujours en cours de développement. L’utilisation de ces matériaux et de l’impression 3D dans l’industrie ouvre de nombreuses possibilités pour toutes les branches. Il est important que les ingénieurs des différents départements, y compris de R&D, souhaitent travailler avec toute la gamme de matériaux techniques disponibles en utilisant une seule imprimante 3D. Malheureusement, ce n’est pas toujours possible, car les équipements de fabrication additive ont diverses limitations qui réduisent leur champ d’action, et souvent ces limitations sont imposées par les matériaux disponibles.

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75 / 1024 3DGence INDUSTRY F420 imprimante industrielle 3D sur le site de production
La 3DGence INDUSTRY F420 est une imprimante 3D industrielle conçue et construite pour imprimer à partir de matériaux à haute résistance tels qu’ULTEM™ ou PEEK
Un ingénieur en impression 3D remplace un module M280, un accessoire interchangeable pour l'imprimante 3D industrielle 3DGence INDUSTRY F420 capable d'imprimer en 3D avec PLA, ABS, ASA, PA6
Installation rapide d'un M280 pour 3DGence INDUSTRY F420

Imprimante 3D industrielle de conception modulaire

Quelles doivent être les caractéristiques d’une imprimante 3D pour pouvoir produire des pièces à partir de matières à haute température comme le PEEK, l’ULTEM ou le PC, mais aussi à partir de matières renforcées de fibres ou de filaments élastiques ? Découvrez pourquoi une imprimante industrielle 3D doit être munie d’un système modulaire.

1. Pourquoi la plupart des imprimantes 3D ne peuvent-elles pas imprimer à partir de plusieurs groupes de matières différentes ?

Il existe aujourd’hui sur le marché un certain nombre d’imprimantes 3D, qui ne sont compatibles qu’avec quelques filaments, ce qui signifie la nécessité de disposer de plusieurs appareils différents. Chacun d’entre eux est alors utilisé pour des applications différentes. Dans ce cas, cela implique généralement une augmentation des coûts d’achat d’équipements et une utilisation inefficace des ressources des clients. Comment cela se présente-t-il en pratique ? 

pyramide de polymères

Pour imprimer une pièce en ABS, une matière à basse température d’extrusion issue du groupe des polymères de base utilisés dans l’impression 3D (dits Commodity), nous devons acheter un appareil. Lorsque nous voulons produire des pièces, par exemple à partir de matières renforcées de fibres de carbone telles que le PA-CF ou le PC-CF, nous devons acheter une deuxième imprimante 3D, souvent beaucoup plus chère. D’autre part, si nous voulons imprimer des modèles à partir d’un groupe de matières performantes aux propriétés mécaniques élevées qui résisteront aux températures élevées et aux produits chimiques, nous devons ajouter une autre machine d’impression 3D à notre parc de machines. Peu d’appareils sur le marché sont adaptés pour fonctionner avec des filaments tels que le PEEK, le PEKKK ou l’ULTEM en raison de la température et des conditions d’impression spécifiques.

Le processus d’impression 3D doit être adapté à la matière spécifique et l’un des principaux paramètres de l’impression 3D est la température d’extrusion de la matière, directement liée aux paramètres thermiques de cette dernière, tels que la température de transition vitreuse ou de ramollissement. Par exemple, le PEEK exige que la tête soit chauffée à 360°C – 400°C pour démarrer le processus d’extrusion dans la technologie d’impression 3D, tandis que l’ABS est extrudé à des températures aussi basses que 230°C – 260°C. Chaque imprimante 3D standard aura le problème avec l’extrusion de matières aussi différentes sur une seule tête. 

La conception modulaire de l’imprimante permet d’acheter un seul appareil qui rend possible l’impression à partir de plusieurs matières issues de différents groupes et l’obtention des modèles de très haute qualité. Même si vous utilisez votre appareil la plupart du temps pour imprimer des matières de base telles que l’ABS ou le PLA, vous devrez peut-être imprimer des pièces à partir de matières plus durables telles que le PEEK ou celles renforcées de fibres de carbone ou de verre. Dans le cas d’une imprimante modulaire, il n’est pas nécessaire d’acheter un deuxième appareil, mais seulement un module d’impression adapté pour imprimer à partir d’une matière concernée. Le coût d’achat d’un module est souvent plusieurs fois inférieur à celui d’une autre imprimante 3D.

2. Pourquoi est-il impossible d’imprimer différents groupes de matières sur une seule tête ?

Tout passage d’une matière extrudée à une matière ayant des propriétés différentes peut entraîner l’obstruction de la buse. Si nous faisons une impression à partir du PEEK et nous essayons ensuite d’imprimer avec du PLA, qui a une température d’extrusion beaucoup plus basse, les restes de PEEK dans la buse arrêteront le processus d’extrusion. D’autre part, si nous essayons d’imprimer une matière à basse température d’extrusion à des températures plus élevées, nous conduirons à sa dégradation et, par conséquent, à une réduction ou une perte significative de ses propriétés mécaniques et de sa résistance aux facteurs externes. La possibilité d’acheter une imprimante 3D équipée d’un système modulaire qui résout ce problème facilite beaucoup la tâche à l’utilisateur.

Modules d'impression interchangeables - description, avantages

Un système de modules d’impression interchangeables permet l’utilisation d’une large gamme de matières sur un seul appareil. Des matières de base, qui sont largement utilisées dans l’industrie pour le prototypage rapide, en passant par les matières d’ingénierie jusqu’aux matières avancées pour des applications spécialisées. Comment cela fonctionne-t-il en pratique ? 

Le système modulaire en pratique

La conception de chaque module est adaptée à un groupe spécifique de matières et à leurs caractéristiques afin d’optimiser au maximum le processus d’impression. Afin d’obtenir la meilleure qualité d’impression et des détails qui présentent la résistance et la durabilité requises de la matière utilisée, il est nécessaire d’adapter le processus d’impression à la matière spécifique. 

lipiec
fin d’illustrer mieux le fonctionnement du système modulaire, considérons l'imprimante 3D comme une machine et le module comme un outil. Plus nous disposons d'outils, plus notre machine est fonctionnelle, mais à un moment donné, nous n'utilisons que l'outil dont l’usage apportera le résultat escompté. La situation est exactement la même avec les imprimantes 3D. Chaque module est un outil permettant de travailler avec d'autres groupes de filaments, souvent à des températures de plastification extrêmement différentes
Łukasz Lipiec, Technical Sales Support Engineer at 3DGence

9 avantages du système de modules d'impression interchangeables dans la gamme d'imprimantes industrielles 3DGence INDUSTRY

1. Gain de temps

Le remplacement rapide du module en fonction de la matière choisie à partir laquelle nous prévoyons d’imprimer.

2. Possibilité de développer l'imprimante 3D en cours d'utilisation

 

En cas de nécessité de mettre en œuvre de nouvelles matières issues d’autres groupes dans les processus de production, l’imprimante peut être complétée à tout moment avec d’autres modules.

 

3. Alternative moins coûteuse que l'achat de plusieurs imprimantes 3D

Pour imprimer à partir de différentes matières, il suffit de remplacer le module, sans avoir à acheter un autre appareil. Il s’agit d’une approche beaucoup plus pratique et plus efficace sur le plan économique.

4. Répétabilité des impressions

Pour maintenir la plus grande efficacité du processus d’impression, utilisez un module conçu pour un groupe de matières donné. Cela vous permet d’obtenir des impressions reproductibles et dimensionnellement compatibles sur chacun des modules disponibles.

5. Solution sans outils

Aucun besoin d’utiliser d’accessoires ou d’outils supplémentaires lors du remplacement du module.

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Module d'impression 3D M500 pour 3DGence INDUSTRY F420
Trois modules interchangeables posés sur la table pour l'imprimante 3D industrielle 3DGence INDUSTRY F420
Les modules d'impression M280, M360 et M500 sont des accessoires interchangeables de 3DGence INDUSTRY F420

6. Auto-calibrage

Chaque module est muni d’un système tensiométrique intégré chargé de calibrer l’appareil. Grâce au système de calibrage automatique, la moindre courbure ou déviation de la plate-forme de travail par rapport au niveau est continuellement compensée par l’imprimante pendant le processus d’impression. En outre, chacun des modules est équipé d’une mémoire EEPROM, qui stocke les valeurs de calibrage des décalages de buses (dits offsets), de sorte que ces valeurs n’ont pas à être mesurées et enregistrées en plus après le remplacement du module, ce qui permet de commencer plus rapidement le travail avec l’appareil.

7. Imprimante 3D personnalisable

 L’utilisateur peut équiper l’appareil seulement de modules sélectionnés, adaptés à l’impression 3D à partir de matières qu’il est sûr d’utiliser. La décision sur l’achat éventuel d’autres modules peut être reportée. 

8. Impression de modèles à géométrie complexe

Chaque module est équipé de deux têtes d’impression, ce qui permet de fabriquer le modèle à partir d’une matière de support, qui peut être soit cassable, soit lavable. Le servomécanisme intégré est capable de faire passer automatiquement l’imprimante du modèle au support en moins d’1 seconde

9. Pas de gauchissement

Les modules sont équipés d’un système de refroidissement actif des pièces imprimées, qui est la méthode de base pour lutter contre le gauchissement (anglais : warping), c’est-à-dire l’enroulement des bords des impressions, qui peut affecter leur aspect visuel.  Le gauchissement est un phénomène négatif qui peut se produire pendant le processus d’impression en technologie FFF. 

En outre, le département R&D de l’entreprise 3DGence développe systématiquement ses solutions, ce qui est lié à l'expansion constante des capacités des machines et à l'augmentation de leurs fonctionnalités. Cela permet à chaque client de mettre à jour son imprimante 3D au cours de son utilisation. Le développement des appareils est effectué à la fois dans le domaine du logiciel de l’appareil et de l'appareil lui-même et de ses composants. Un an après le lancement de l'imprimante 3DGence INDUSTRY F340, l'entreprise a développé un nouveau module d'impression, comprenant entre autres des matériaux renforcés en fibre de verre (PA6-GF30), en fibre de carbone (PA-CF) et permettant une impression plus rapide à partir de certaines matières de base. Grâce à cela, chacun des clients de cette imprimante 3D a pu équiper son appareil d'un accessoire supplémentaire pour étendre ses fonctionnalités.
Radosław Wróbel, 3D Printing Application Engineer at 3DGence

Système de modules d'impression interchangeables basé sur l'exemple de la ligne d'imprimantes INDUSTRY de 3DGence

3DGence INDUSTRY F420

Les modules d’impression M280, M360 et M500 sont des accessoires interchangeables de l’imprimante industrielle 3DGence INDUSTRY F420. Comme dans l’INDUSTRY F340, ils sont équipés de deux têtes. Les valeurs numériques dans les noms des modules définissent la température maximale de fonctionnement de chaque module. Chacun d’entre eux est adapté pour imprimer un groupe de matières différent.

Vous devez le savoir :

  1. Les modules sont équipés d’un système de refroidissement de l’impression, ainsi que d’un système de refroidissement de la zone froide des têtes et d’un système mécanique et électronique sensible du module avec des extrudeuses. Cette solution garantit la fiabilité des têtes d’impression, car la zone de plastification de la matière est très courte, ce qui empêche la matière de se bloquer dans la tête. 
  2. L’unité d’impression et les extrudeuses sont maintenues dans une plage de température sûre. Chaque embout d’impression est équipé d’enveloppes, qui sont des isolants thermiques supplémentaires et empêchent la matière de coller à la tête.

Température d’impression

À 280°C

À 360°C

À 500°C

Matériaux modèles

ABS, ASA, PLA, PA6/69

PC, ULTEM

PEEK, PEKK

Comment choisir une imprimante 3D industrielle pour son entreprise ?

L’imprimante 3D industrielle peut être une machine complémentaire qui soutiendra les processus de fabrication traditionnels. Choisir une machine adaptée à vos besoins n’est pas une tâche facile. Si vous souhaitez en savoir plus sur l’imprimante 3D industrielle qui conviendra à votre entreprise, vous pouvez consulter des experts en impression 3D : [email protected] com

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