Raise3D MetalFuse - Imprimante 3D industrielle pour métal

Raise3D, le célèbre fabricant d'imprimantes 3D FDM et de filaments de qualité, a mis au point MetalFuse - une solution complète pour la fabrication additive avec les filaments métalliques Ultrafuse 17-4PH et Ultrafuse 316L de BASF, et le filament Ultrafuse Support Layer, idéal pour la production d'outils, de gabarits et de montages, de pièces fonctionnelles, de prototypes et de lots. 

Vidéo 1 : La solution interne complète MetalFuse pour la fabrication avec les filaments Ultrafuse de BASF. Source : Raise3D.

La solution MetalFuse est le premier écosystème d'impression interne entièrement intégré de bout en bout utilisant les filaments métalliques Ultrafuse de BASF, avec un coût de possession et de maintenance relativement faible, et d'innombrables autres avantages par rapport à la fabrication métallique SLS ou aux méthodes traditionnelles de fabrication métallique. 

Fabrication additive contre fabrication traditionnelle de métaux

La fabrication traditionnelle est idéale pour la fabrication de gros volumes. Néanmoins, lorsqu'il s'agit de conceptions sophistiquées en petits et moyens lots, la fabrication additive n'a pas de concurrence. Comparée aux méthodes traditionnelles de fabrication du métal telles que l'usinage CNC ou le moulage par injection de métal (MIM), ou même l'impression 3D SLS avec des poudres métalliques, la fabrication additive avec des filaments métalliques présente d'innombrables avantages.

Vidéo 2 : Comment Raise3D met en œuvre la fabrication flexible. Source : Raise3D.

Non seulement elle permet de réduire considérablement le temps et le coût de production et d'accroître la sécurité de l'utilisateur, mais elle lui donne également beaucoup plus de liberté en termes de conception de la pièce, de personnalisation et de nombre de pièces produites. Cela rend possible la production de pièces qui, avec la fabrication traditionnelle, seraient plus coûteuses, plus longues ou tout simplement irréalisables.

Image 1 : Comparaison des propriétés des pièces produites avec Ultrafuse 316L avec MIM et MetalFuse. Source : Raise3D, American Powder Metallurgy Industry Association.

Néanmoins, les pièces imprimées en 3D avec des filaments métalliques doivent passer par le debinding et le frittage - des processus qui éliminent le polymère de liaison et transforment la pièce verte en une pièce brune, puis en un objet entièrement métallique. Le debinding et le frittage sont des processus exigeants et complexes, c'est pourquoi ces services sont normalement assurés par des professionnels à l'aide d'équipements spécialisés. Avec MetalFuse, cependant, ces opérations peuvent être réalisées facilement et en toute sécurité en interne.

Que comprend MetalFuse ?

La solution MetalFuse se compose des éléments suivants :

1. Forge 1 - l'imprimante 3D métal de bureau.
2. D200-E - le four de debinding catalytique.
3. S200-C - le four de frittage sous vide.

Tous ces équipements sont optimisés pour offrir un confort et une sécurité maximum à l'utilisateur, ainsi qu'un flux de travail efficace pour l'impression 3D métal - du laminage à l'impression, en passant par le debinding et le frittage, pour aboutir à une pièce finie 100 % métal.

Image 2 : La solution MetalFuse pour la fabrication additive avec les filaments métalliques Ultrafuse de BASF. Source : Raise3D.

Avec la solution MetalFuse de Raise3D, les pièces vertes (1) imprimées en 3D avec les filaments métalliques Ultrafuse sur l'imprimante Forge 1 passent par le processus de debinding (2) dans le four de debinding catalytique D200-E afin d'éliminer le liant polymère de la pièce. 

Image 3 : Le processus d'impression, de debinding et de frittage avec MetalFuse. Source : Raise3D.

Ensuite, la pièce brune obtenue est placée dans le four S200-C pour le frittage (3) où tout polymère de liaison restant est éliminé. Le résultat est une pièce entièrement métallique (4) qui peut faire l'objet d'un traitement ultérieur, par exemple un polissage.

Forge 1, imprimante 3D métallique de bureau

L'imprimante 3D FDM Forge 1 possède un volume de construction considérable de 300 x 300 x 300 mm pour l'extrusion simple et de 255 x 300 x 300 mm pour l'extrusion double. Cela donne une liberté d'utilisation en termes de taille et de complexité des pièces, et permet également de produire par lots de nombreuses pièces à la fois.

Image 4 : L'imprimante 3D métal Forge 1 fait partie de la solution MetalFuse. Source : Raise3D.

Le système de double extrusion avec levage électronique et cinématique précise assure une vitesse élevée (30-150 mm/s) et une grande précision d'impression. La Raise3D Forge1 imprime des couches de 0.25 à 0.1 mm, produisant des pièces aux surfaces extérieures lisses. La Forge 1 est dotée d'une plaque de construction en verre à nivellement automatique avec un lit chauffant en silicone, qui assure une adhésion optimale et garantit un calibrage précis. La Forge1 est livrée avec une buse de 0.4 mm par défaut qui peut imprimer à des températures allant jusqu'à 300 ºC.

Image 5 : L'imprimante 3D métal Forge 1 fonctionnant en mode double extrusion. Source : Raise3D.

En outre, l'imprimante 3D Forge 1 possède plusieurs fonctions intelligentes qui optimisent le processus de travail et le rendent sûr et efficace. L'imprimante 3D est équipée d'un filtre HEPA à charbon actif et, lorsqu'elle fonctionne, l'imprimante ne génère qu'environ 55 dB, ce qui rend le processus d'impression 3D silencieux et agréable et l'appareil convient aux environnements sensibles au bruit tels que les laboratoires ou les établissements d'enseignement.

Four de debinding D200-E

Le four de debinding MetalFuse D200-E utilise le debinding catalytique à l'acide oxalique dans une atmosphère d'argon et d'azote, un processus totalement sûr et respectueux de l'environnement avec un taux de debinding très élevé (plus de 1 mm/h). La méthode de debinding catalytique à l'acide oxalique utilisée dans le four Raise3D D200-E est le premier exemple d'application de cette technologie dans le contexte de la fabrication additive métallique, car les autres méthodes de fabrication additive utilisent le debinding par solvant ou thermique pour les pièces imprimées en 3D avec des filaments métalliques.

Image 6 : Le four de debinding D200-E. Source : Raise3D.

Selon les essais internes de Raise3D, ce procédé permet de réduire de 60 % le temps de debinding (4 à 12 heures au lieu de 12 à 7 heures) par rapport à le debinding aux solvants ou à le debinding thermique, est plus facile que le traitement à l'acide nitrique et augmente la densité de la pièce jusqu'à 98 % de la densité du fer forgé (52 % de plus par rapport aux produits obtenus par debinding aux solvants).

Le four de debinding D200-E possède une chambre de travail de 200 x 200 x 200 mm avec des plateaux multi-niveaux réglables (7 positions). Le D200-E est équipé de diverses fonctions intelligentes, telles que des verrouillages de sécurité, un bouton d'arrêt d'urgence sur le devant, et des installations d'adsorption au charbon actif pour le traitement des gaz d'échappement. En outre, la D200-E peut être déplacée grâce à des roulettes pivotantes intégrées avec des verrous de mise à niveau réglables.

Image 7 : L'interface utilisateur du four de debinding D200-E. Source : Raise3D.

L'appareil dispose d'une interface conviviale affichée sur un écran tactile de 7 pouces et peut se connecter au réseau par WLAN ou Ethernet via n'importe quel navigateur. La progression de la tâche de debinding peut être suivie en direct et des profils de température et de pression générés automatiquement sont fournis.

Four de frittage S200-C

La dernière étape sur la voie de l'obtention d'une pièce 100 % métallique en impression 3D est le frittage. Le four de frittage sous vide S200-C fait partie de la solution MetalFuse de Raise3D pour la fabrication additive avec les filaments métalliques Ultrafuse de BASF. Le S200-C est chargé d'éliminer tout liant polymère résiduel de la pièce brune dans une atmosphère d'argon et d'azote, à l'aide de températures inférieures au point de fusion du métal, générées par une tige chauffante en graphite jusqu'à un maximum de 1450 ºC. De cette façon, la pièce obtient ses propriétés finales de dureté et de résistance.

Image 8 : L'extérieur et l'intérieur du four de frittage S200-C. Source : Raise3D.

Le four de frittage S200-C se distingue par ses capacités de frittage rapide associées à une faible consommation de gaz et d'énergie, un avantage indéniable pour la production à petite échelle. La consommation de gaz argon ne dépasse pas 3 l/min et le processus de frittage dure environ 10-24 h (contre 17-31 h pour d'autres dispositifs de frittage), pour une consommation de 80 kWh.

Image 9 : Le processus de frittage de MetalFuse. Source : Raise3D.

Le four de frittage Raise3D S200-C possède une chambre de travail de 200 x 200 x 200 mm avec des plateaux multi-niveaux réglables (6 positions), un bouton d'arrêt d'urgence en façade et une protection contre la surchauffe, ce qui le rend sûr et pratique à utiliser.

Image 10 : MetalFuse est compatible avec le logiciel de laminage ideaMaker Metal. Source : Raise3D.

Comme les autres appareils de la famille MetalFuse, le four de frittage S200-C est équipé d'un écran tactile de 7 pouces pour un contrôle confortable et d'une interface utilisateur intuitive qui permet à l'utilisateur de gérer facilement le processus. En outre, l'appareil est entièrement compatible avec une édition spéciale du logiciel ideaMaker (ideaMaker Metal) qui propose des modèles optimisés pour un frittage en douceur.

L'impression de métaux à moindre coût est possible

La solution groupée MetalFuse pour la fabrication additive métallique est née de la combinaison de deux forces : L'esprit visionnaire et l'expérience de Raise3D dans la construction d'équipements d'impression 3D haut de gamme, ainsi que les filaments métalliques Ultrafuse de qualité de BASF et son savoir-faire issu du moulage par injection de métal (MIM).

Image 11 : Pièces frittées (à gauche) et polies (à droite) réalisées avec la solution MetalFuse. Source : Raise3D.

Ces atouts, associés à la volonté de fournir une solution rentable pour la fabrication additive métallique, ont donné naissance à l'imprimante 3D métallique Forge 1, au four de debinding D200-E et au four de frittage S200-C. Ces trois appareils permettent à l'utilisateur de fabriquer des pièces complexes ou de petits lots avec les filaments métalliques Ultrafuse de BASF, d'effectuer un debindinget un frittage, le tout dans un flux de travail simple, sûr, fiable, agile, optimisé et efficace. Grâce à la solution MetalFuse de Raise3D pour les filaments métalliques Ultrafuse de BASF, la manipulation des pièces vertes est considérablement réduite, le temps d'attente entre l'idée et la pièce finale est fortement diminué, le besoin d'interagir avec des tiers pour le D&S est réduit à zéro, et la confidentialité totale est assurée en ayant l'ensemble du processus en interne.