Le cuivre
Votre masterclass en design produit et développement
Masterclass Protolabs’ Insight
Notre série de vidéos Insight vous aidera à maîtriser la fabrication numérique.
En plus de nos conseils de conception mensuels, nous publions désormais régulièrement ces nouvelles vidéos : chacune d'entre elles vous donne un aperçu plus approfondi de la manière de concevoir de meilleures pièces. Nous aborderons des sujets spécifiques tels que le choix du bon matériau d'impression 3D, l'optimisation de votre conception pour l'usinage CNC, les finitions de surface pour les pièces moulées, et bien d'autres encore.
Alors, rejoignez-nous et ne manquez pas l'événement.
Insight: Le cuivre
16.04.2020
Bonjour et bienvenue dans la vidéo Insight de cette semaine.
Cette semaine, nous vous proposons quelque chose de tout à fait particulier. Nous allons parler d’une nouvelle technologie qui, comme le dit le titre, rend possible l’impossible.
Certes nous ne sommes pas sur le point de développer un moteur supraluminique pour nous propulser vers les étoiles, mais bon, ce dont je parle aujourd’hui présente aussi un réel intérêt.
Allons droit au but.
Le cuivre est un composant essentiel pour une grande partie de nos activités d’ingénierie et, pour certaines industries, comme l’automobile, son rôle est de plus en plus important.
Jusqu’à récemment, pour obtenir un prototype ou fabriquer une pièce en cuivre, l’usinage à commande numérique s’imposait pratiquement dans tous les cas. Ne vous méprenez pas, c’est toujours une bonne façon de faire, mais elle a ses limites.
Alors que vous pouvez utiliser l’impression 3D pour d’autres métaux, cela n’était pas possible jusqu’à présent pour le cuivre.
Arrêtons-nous un moment et réfléchissons sur ce que cela signifie. Certaines applications exigent donc l’utilisation du cuivre.
Et désormais, si vous voulez une pièce de formes complexes dans ce matériau, comme des canaux internes ou une structure en nid d’abeille pour économiser du poids, vous pouvez la concevoir et la faire fabriquer.
Au cours des prochaines minutes, je vais explorer ces possibilités avec vous, mais je soulignerais également que, malgré les nouvelles possibilités de conception apportées par cette technologie, elle n’est pas toujours la meilleure réponse.
Parfois, l’usinage CNC peut encore être le meilleur choix. Nous évaluerons les avantages et les inconvénients de chaque technologie et nous vous aiderons à faire un choix éclairé.
D’abord, revenons un peu en arrière. La plupart des fournisseurs qui peuvent fournir des pièces en cuivre imprimées en 3D utiliseront une matière constituée de cuivre faiblement allié comme celle-ci.
Cet alliage a toujours une conductivité électrique et thermique élevée, mais il est également résistant à la corrosion et possède des propriétés mécaniques intéressantes. Cela signifie qu’il peut être utilisé dans des environnements où le cuivre pur serait interdit.
Vous pouvez l’utiliser pour les barres omnibus, les tuyères de fusée, les échangeurs de chaleur ou les bobines d’induction, pour ne citer que quelques applications.
Les fournisseurs qui offrent l’impression 3D pour le cuivre utilisent le frittage laser direct du métal, que nous abrégerons en DMLS. Il permet d’ajouter des couches successives de poudre métallique à votre pièce, microsoudées une par une sur la structure à l’aide d’un laser. L’épaisseur de chaque couche n’est que de 20 microns.
Grâce à cette technologie, vous pouvez créer pratiquement toutes les formes que vous voulez. Toutefois, le processus peut être lent.
C’est ici que vous devez évaluer les différentes options qui s’offrent à vous pour le cuivre.
L’usinage CNC est plus limité dans les formes possibles, mais il est beaucoup plus rapide.
Alors, posez-vous les questions suivantes :
La ou les pièces peuvent-elles être usinées ?
Et de combien de pièces ai-je besoin ?
Si votre réponse à la deuxième question se situe est de l’ordre de quelques centaines ou milliers, alors l’usinage CNC est probablement la meilleure solution.
Mais pour le prototypage ou la personnalisation de pièces, l’impression 3D de pièces en cuivre pourrait ouvrir un tout nouveau monde de conception.
Malheureusement, il y a certaines limites que vous devez connaître.
L’échauffement et le refroidissement importants des métaux, au fur et à mesure que le laser fait son travail, créent certaines contraintes internes. Cela peut entraîner un mouvement minuscule de la pièce et une certaine perte de précision. Cela signifie que si vos tolérances sont inférieures à 0,1 mm, la pièce devra être usinée.
Bien sûr, vous pouvez combiner les avantages des deux solutions. Produire votre pièce complexe en cuivre à l’aide du procédé DMLS, puis la finir par usinage.
De plus, pour les surfaces verticales ou horizontales, le procédé DMLS produira une surface lisse, mais d’autres surfaces présenteront des marches d’escalier formées par chaque couche ajoutée. Si vous avez besoin d’une finition lisse, alors votre pièce devra être grenaillée, sablée ou usinée.
Il est important que vous en teniez compte lors de la conception de votre pièce et que vous mettiez en évidence les caractéristiques essentielles de votre modèle CAO lorsque vous le soumettez à votre fournisseur.
Vous devez également penser aux structures de support lors de la conception de toute pièce métallique utilisant l’impression 3D. Avec le procédé DMLS, des supports de type échafaudage sont nécessaires pour maintenir le métal semi-fondu en place. Ces supports peuvent souvent être enlevés à l’aide d’un outil Dremel, mais là encore, l’usinage peut être une option pour les volumes plus importants.
Donc oui, vous pouvez maintenant concevoir cette pièce de cuivre impossible, mais ce n’est pas toujours la solution miracle.
L’usinage CNC peut encore être la meilleure solution et parfois vous pouvez obtenir le meilleur des deux mondes et combiner les technologies.
Il y a des aspects de conception pour l’impression 3D et l’usinage CNC que vous devez connaître. Notre meilleur conseil est de parler à votre fournisseur. Identifiez-en un qui offre les deux options et vous obtiendrez des conseils impartiaux.
C’est tout pour cette semaine, et j’attends avec impatience de vous voir la prochaine fois
Avec nos remerciements à Natalie Constable.
