La principale différence entre coulée d'investissement L'impression 3D métal permet de former les pièces. Le moulage à la cire perdue crée des pièces métalliques en coulant du métal en fusion dans des moules en cire, tandis que l'impression 3D métal construit les pièces couche par couche à partir de conceptions numériques. L'impression 3D offre un prototypage plus rapide et une liberté géométrique accrue ; le moulage offre une meilleure finition de surface et la résistance des matériaux.
Le moulage à la cire perdue est un procédé de fabrication de précision Le métal en fusion est coulé dans un moule en céramique formé à partir d'un modèle en cire. Une fois la cire fondue et égouttée, le moule est rempli de métal pour produire des composants complexes et très détaillés.
De la cire fondue est injectée dans la cavité du moule pour produire un modèle en cireUne fois solidifiés, ces modèles sont démoulés. Plusieurs modèles en cire sont ensuite assemblés sur un système de coulée central, formant ainsi un « arbre » ou une grappe.
L'assemblage de l'arbre en cire est plongé à plusieurs reprises dans une barbotine céramique, puis recouvert de sable céramique fin. Chaque couche est laissée sécher avant l'application de la suivante. Ce processus est généralement répété 6 à 9 fois, formant ainsi une coque céramique robuste autour des modèles en cire.
Une fois la coque en céramique suffisamment durcie (souvent après 24 à 36 heures de séchage), la cire qu'elle contient est retirée. Cette opération se fait généralement à l'aide d'un autoclave à vapeur, où la haute pression et la chaleur de la vapeur font fondre la cire, laissant ainsi une cavité creuse dans le moule.
La coque creuse en céramique est cuite dans un four à haute température, généralement entre 1000 1100 et 1832 2012 °C (XNUMX XNUMX à XNUMX XNUMX °F). Le métal en fusion de l'alliage souhaité est ensuite coulé dans le moule en céramique préchauffé, remplissant ainsi la cavité précédemment occupée par les modèles en cire.
Une fois le métal en fusion solidifié et suffisamment refroidi, la coque en céramique est détachée de la pièce moulée. Cette opération est généralement réalisée par vibration, jet d'eau ou martelage manuel. Les pièces métalliques individuelles sont ensuite découpées dans le système de canaux centraux (l'« arbre métallique ») à l'aide de scies ou de meules à tronçonner abrasives.
Les pièces moulées subissent diverses opérations de finition. Celles-ci incluent souvent le retrait des embouts de porte (où les pièces étaient fixées au canal) par meulage ou usinage.
L'impression 3D métal permet de fabriquer des pièces couche par couche directement à partir de fichiers numériques, sans moules ni outillage. Cette technologie de fabrication additive produit des géométries complexes impossibles à obtenir avec les méthodes traditionnelles.
Un modèle 3D de la pièce est créé à l'aide d'un logiciel de CAO, puis converti dans un format interprétable par la machine DMLS, généralement un fichier STL (Standard Tessellation Language). Ce fichier est ensuite découpé en plusieurs fines couches transversales.
La chambre de fabrication de la machine DMLS est préparée, ce qui comprend le remplissage d'un gaz inerte (par exemple, de l'argon ou de l'azote) pour empêcher l'oxydation de la poudre métallique à haute température. La plateforme de fabrication est mise à niveau et la poudre métallique sélectionnée est chargée dans le réservoir de la machine.
Une lame ou un rouleau de recouvrement étale une fine couche uniforme de poudre métallique fine (généralement de 20 à 50 micromètres d'épaisseur) sur la plate-forme de construction.
L'imprimante étale une fine couche de poudre sur la plateforme de fabrication. Un laser haute puissance (200 à 1,000 XNUMX watts) fait fondre la poudre de manière sélective selon le modèle programmé. La plateforme s'abaisse d'une couche d'épaisseur, et le processus se répète jusqu'à la fin.
Une fois la fabrication terminée, la pièce, enrobée de poudre libre, est laissée à refroidir dans la chambre de fabrication. La plateforme de fabrication est ensuite retirée et la pièce est extraite de la poudre non fondue environnante.
L'excédent de poudre est retiré de la pièce (et peut souvent être recyclé). Les structures de support, souvent nécessaires pour ancrer la pièce au plateau de construction et soutenir les éléments en surplomb pendant l'impression, sont ensuite retirées.
| Fonctionnalité | Casting d'investissement | Impression 3D métal (DMLS/SLM) |
|---|---|---|
| Complexité de la conception | Haut, idéal pour les formes complexes | Très élevé, excelle avec des caractéristiques internes, des treillis |
| Délai de livraison (prototypes) | Modéré à long (des semaines, même avec des modèles imprimés en 3D) | Court (de quelques jours à une semaine) |
| Délai d'exécution (volume élevé) | Court par pièce (après outillage) | Modéré à long (par pièce, le temps de construction est un facteur) |
| Coût de l'outillage | Très élevé (pour le moulage par injection) | Négligeable (sans outil) |
| Coût du matériel (par pièce) | Faible à modéré (alliages en vrac) | Élevé à très élevé (poudres spécialisées) |
| Coût (faible volume) | Élevé (en raison de l'amortissement de l'outillage) | Modéré à élevé (en fonction du temps de matériel/machine) |
| Coût (volume élevé) | Faible (économies d'échelle) | Élevé (réduction des coûts moins évolutive) |
| Taille maximale de la pièce | Très grande capacité | Petit à moyen (limité par la chambre de construction) |
| Finition de surface typique (telle que construite) | Bon (par exemple, Ra 3.2-3.8 µm) | Passable à bon (par exemple, Ra 6-10 µm), lignes de couches visibles |
| Résistance mécanique (général) | Excellent, isotrope | Bon à excellent, peut être quasi isotrope après traitement |
| Gamme de matériaux | Très large (la plupart des alliages moulables) | Large, mais plus limité que l'IC |
