Partagez

Linkedin

Twitter

Facebook

email

Print

Quand on manipule des poudres métalliques, il est prudent de s'équiper (crédit photo : Spartacus3D).

Il y a peu, je me faisais la réflexion suivante : lorsqu’un industriel me contacte pour avoir un avis neutre sur les performances de la fabrication additive métallique, il ne me parle que de fusion sur lit de poudre et le plus souvent de fusion laser. La logique voudrait donc que tout le monde connaisse cette technologie et qu’il n’y ait plus grand chose à en dire. Malgré tout, les sources vous donnant un panorama simple des fabricants en 3 minutes (et en français) sont rares.

Le maquis des appellations contrôlées

La première difficulté pour s’y retrouver dans cette jungle tient au fait que chaque constructeur fait preuve de beaucoup de créativité marketing pour vous expliquer en quoi son process est différent (et meilleur) que celui de ses concurrents. De façon non exhaustive, nous avons : Selective Laser Sintering (SLS), Direct Metal Sintering (DMS), Selective Laser Melting (SLM), Additive Layer Manufacturing (ALM), Direct Metal Laser Sintering (DMLS), LaserCUSING^®, Power Bed Fusion (PBF), Electron Beam Melting (EBM)… Heureusement, j’ai une bonne nouvelle pour vous : à part le dernier acronyme, c’est globalement toujours la même chose. Alors là, j’entends les protestations dans le fond de la salle :

« C’est inexact, je ne peux pas vous laisser dire ça ! »

Certes, suivant la puissance du laser, sa longueur d’onde, la nature de la poudre métallique, c’est de la fusion ou du frittage. Suivant la taille de la poudre et la focalisation du faisceau, on sera plus ou moins sélectif. Suivant les stratégies de « lasage », la granulométrie de la poudre ou le nombre de cycles de réutilisation de la poudre, la qualité métallurgique du produit imprimé sera plus ou moins bonne. C’est pourquoi chaque constructeur a développé des solutions propriétaires qui cherchent à améliorer la robustesse du process et la qualité des produits obtenus. Mais dans tous les cas (sauf l’EBM), ça reste un faisceau laser qui fait fondre localement une poudre métallique déposée couche par couche sur un substrat.

L’EBM, c’est de la fusion sur lit de poudre mais avec une différence de taille : au lieu de faire fondre la poudre par absorption de l’énergie lumineuse d’un faisceau laser, c’est un courant électrique généré par un canon à électrons qui fait fondre le métal par effet Joule. C’est une manière très élégante de recycler la technologie du tube cathodique de nos vieux téléviseurs… L’EBM reste une technologie confidentielle à ce jour (2017) mais les choses devraient bouger dans un proche avenir car les brevets les plus anciens vont tomber dans le domaine public.

La promesse de mettre en œuvre tous les alliages de votre choix

Un autre élément important est la disponibilité réelle des poudres (et des paramétries) parmi une gamme qui comporte de manière classique le titane et ses alliages (Ti grade 2, Ti6Al4V), les superalliages (Inconel^® 625 et 718, Hastelloy^® X), les aciers (Maraging, 316L, 15-5 PH, 17-4 PH), les alliages cobalt-chrome (Co28Cr6Mo) et les alliages d’aluminium (AlSi10Mg). Chaque constructeur adapte à la marge cette gamme et y ajoute parfois d’autres références qui prennent aussi en compte les spécificités de certains secteurs (médical, aéronautique…). Les constructeurs reconnaissent que les performances de leurs imprimantes ne sont souvent optimisées que pour un nombre limité de références.

Les imprimantes, machines de laboratoire ou d’usine ?

Quand bien même les machines ont beaucoup progressé depuis 15 ans, nous pouvons toujours nous poser la question de leur capacité à répondre aux exigences industrielles. Les temps d’impression restent très longs, les volumes d’impression très limités, les problèmes en cours d’impression nombreux et il n’est pas rare d’avoir des dispersions de production d’un batch à l’autre voire au sein d’un même batch (selon la position de la pièce dans la cuve).

C’est pourquoi les constructeurs innovent pour lever une à une toutes ces contraintes et proposer des volumes de cuve plus importants, des temps de production raccourcis (têtes laser multiples), des composants de meilleur qualité (résistance supérieure à l’usure…), des systèmes de gestion automatique du chargement ou encore des contrôles en temps réel et in situ du process.

Chaque année passée est l’occasion de découvrir de nouvelles fonctionnalités.

Les fabricants de machines

3D Systems

Le look « bodybuildé » de la 3D Systems ProX DMP 320 vient de sa chambre d’impression sous vide (crédit photo : 3D Systems).

Le géant 3D Systems fabrique une large gamme d’imprimantes 3D plastique, cire et métal. Ses machines dédiées au métal sont issues de la technologie de la société Phenix qui a été rachetée par 3D Systems en 2013. La plus petite est la ProX DMP 100, la plus grande étant la ProX DMP 320. Cette dernière a la particularité d’embarquer une chambre d’impression sous vide (comme les machines Arcam) qui permet de limiter la consommation d’argon et les phénomènes d’oxydation de la poudre. 3D Systems s’est fait aussi une spécialité des applications dentaires avec ses machines ProX DMP 100 Dental et ProX DMP 200 Dental.
Pour en savoir plus sur 3D Systems, c’est ici.

Adira

Adira revendique d’avoir créé la machine la plus grande du marché (à fin 2017) : l’AC – AddCreator (crédit photo : Adira).

Adira est un constructeur portugais de machines de mise en forme de tôles (pliage, cisaillage, découpe par laser…). Il a présenté en 2017 une première machine d’impression 3D métal (AC – AddCreator) très impressionnante par sa taille. Il existe encore assez peu d’informations disponibles sur les caractéristiques détaillées de cette machine dérivée d’une étude de concept présentée en 2016 à l’Euroblech 2016. Cette étude de concept aux dimensions XXL (5 750 x 3 000 x 2 200 mm !) et pesant 12 tonnes exploitait deux technologies de fabrication additive métallique : l’une dénommée DLP (Direct Laser Processing – procédé similaire à la technologie DED) et l’autre TLM (Tiled Laser Melting – procédé similaire à la technologie SLM). Sur ce prototype, le DLP est capable de combiner de la découpe laser dans un volume de fabrication record de 1 500 x 1 500 mm, contre 960 x 960 mm pour le TLM !
Concernant l’AddCreator, il est certain qu’elle embarque la technologie TLM qui consiste à diviser l’espace de travail en zones plus petites (en « tuiles ») qui sont traitées de manière séquentielle pour donner in fine des pièces de très grande taille. L’AC embarque aussi un système de recyclage de poudre automatique permettant de simplifier les opérations de chargement/déchargement et de tamisage de la poudre. Pour le reste, il faudra patienter pour en savoir plus !
Pour en savoir plus sur Adira, c’est ici.

Aurora Labs

L’Aurora Labs S-Titanium Pro a une allure de prototype (crédit photo : Aurora Labs).

Aurora Labs est une société australienne dont le positionnement est assez différent de ses concurrents. La plupart conçoivent et commercialisent des systèmes haut de gamme pour mettre en place une chaîne de production fiable. La maturité de ces gammes de produits reste perfectible (les machines ont encore souvent une conception de machines de laboratoire incompatible avec les exigences d’une usine) et les prix très élevés (plusieurs centaines de milliers d’euros). Aurora Labs a fait le choix d’un positionnement « low cost » en vendant le système S-Titanium Pro à 49 995 $. Le volume d’impression est assez limité mais l’approche est intéressante car elle apporte des solutions alternatives aux technologies habituellement embarquées dans les machines SLM au point de revendiquer une capacité à mettre en œuvre du SLM, du SLS et du DED (Direct Energy Deposition). Enfin, contrairement à ce que peut laisser penser son nom, elle n’est pas limitée au titane.
Pour en savoir plus sur Aurora Labs, c’est ici.

Additive Industries

Cette Additive Industries MetalFAB1 embarque 4 plateaux avec autant de têtes laser de 400 W (crédit photo : Additive Industries).

Additive Industries est une entreprise hollandaise qui a été créée en 2012. Elle est donc assez récente sur le marché et n’a pas encore vendu beaucoup de machines. Elle ne vend qu’un produit (le MetalFAB1) qui a pour particularité d’être modulaire et optimisée pour la production. Ceci se caractérise par des modules permettant de réaliser non seulement l’impression des pièces mais aussi le traitement thermique et l’utilisation de plusieurs poudres différentes dans la même machine sans risque de contamination.
Le dernier-né de la famille est le module d’enlèvement de produit (Product Removal Module). Il permet l’automatisation de la séparation des pièces imprimées de leur support après traitement thermique. Il permet également le re-surfaçage du plateau sans intervention de l’opérateur, ce qui réduit le nombre de plateaux nécessaires à la production et améliore la constance de la qualité du re-surfaçage.
Pour en savoir plus sur Additive Industries, c’est ici.

AddUp

La machine AddUp FormUp 350 a été conçue pour permettre d’ajouter des options en fonction de l’évolution du besoin et de l’usage (crédit photo : AddUp).

AddUp est une société française créée à l’initiative de Michelin et Fives en 2016 qui a pour objectif de concevoir, fabriquer et commercialiser des solutions industrielles globales fiables en impression 3D métallique. L’originalité de cette société tient au fait que leur gamme naissante (une seule machine pour l’instant) est très aboutie pour être intégrée dans un atelier complet de production depuis la gestion de la poudre jusqu’à la pièce finie. La FormUp 350 se distingue en particulier par sa capacité à imprimer des poudres très fines ou à granulométrie large et par sa mise en commun de certaines fonctions avec d’autres machines (aspiration des fumées, gaz d’inertage, traitement de la poudre, modules d’alimentation de poudres …).
Une autre originalité d’AddUp est sa solution Flex Care System qui est un système de modules de production à atmosphère contrôlée, flexible et transportable, pour protéger les opérateurs et les bâtiments environnants des risques HSE liés à l’utilisation industrielle des machines de fabrication additive métallique.
Pour en savoir plus sur AddUp, c’est ici.

Arcam (GE Additive)

L’Arcam EBM A2X est optimisée pour la production de produits aéronautiques en alliage de titane Ti6Al4V (crédit photo : GE Additive).

GE Additive regroupe deux fabricants de machines qu’il a acquis en 2016 : Concept Laser (Allemagne) et Arcam (Suède). Arcam est le seul fabricant décrit dans cet article qui utilise la technologie EBM pour ses machines. Comme l’EBM est basée sur la technologie du canon à électrons, la chambre d’impression des machines Arcam est sous vide. Ses machines sont spécialisées en produits orthopédiques (Q10plus) et en produits aéronautiques (Q20plus et A2X). Petite particularité de ces machines : elles sont optimisées pour le titane et ses alliages (titane grade 2, Ti6Al4V et Ti6Al4V ELI). L’utilisation d’autres poudres est possible (par exemple, l’EBM A2X est prévue pour imprimer aussi de l’Inconel^® 718) mais Arcam a fait le choix de centrer son offre sur cette métallurgie et de maîtriser l’intégralité de la chaîne avec une filiale spécialisée dans l’atomisation de poudre de titane.
Pour en savoir plus sur Arcam, c’est ici.

Beijing Long Yuan Automated Fabrication System

Bien peu d’informations sont disponibles en Europe sur la Beijing Long Yuan AFS-M260 (crédit photo : Beijing Long Yuan AFS).

Cette entreprise est basée en Chine (Pékin) et fabrique des machines de soudage, DED (Direct Energy Deposition) et SLM. Elle reste mal connue en Europe et est difficile à repérer sur le net. Il semble donc qu’elle soit centrée pour l’instant sur son marché domestique. A priori, il existe 2 modèles dans la gamme SLM qui sont l’AFS-M120 (petite cuve) et l’AFS-M260 (grande cuve). La deuxième machine a des caractéristiques sur le papier qui s’approche d’une EOS M290 ou d’une SLM M280 mais ceci reste à confirmer.
Pour en savoir plus sur Beijing Long Yan – Automated Fabrication System, c’est ici (la maîtrise du mandarin est obligatoire pour apprécier pleinement ce site…).

Concept Laser (GE Additive)

A gauche, la Concept Laser M Line Factory PCG (unité de pré et post-process) ; à droite, la Concept Laser M Line Factory PRD (unité de production) (crédit photo : GE Additive).

Concept Laser, qui fait partie de GE Additive,  a construit sa réputation sur le marché dentaire. Petit à petit, sa gamme de machines s’est diversifiée avec aujourd’hui la machine embarquant une très grande cuve d’impression (800 x 400 x 500 mm) : la X Line 2000R. Autre élément intéressant de leur gamme : les machines M Line Factory dont la conception modulaire permet de connecter des modules ensemble et ainsi piloter des unités de production.
En 2017, GE Additive a présenté une première machine née du projet A.T.L.A.S. (Additive Technology Large Area System) : la BETA. Elle repousse un peu plus les limites de taille d’impression avec une cuve de 1 100 x 1 100 x 300 mm.
Pour en savoir plus sur Concept Laser, c’est ici.

EOS

Le vaisseau amiral de la gamme : l’EOS M 400-4 (crédit photo : EOS).

EOS est une entreprise allemande qui possède une large gamme de machines d’impression 3D plastique et métal. L’entrée de gamme métal est la M 100 qui permet d’imprimer des petits volumes cylindriques. Plus haut dans la gamme, nous avons le bestseller M 290 et tout en haut, la M 400-4 qui, outre un grand volume d’impression, embarque 4 têtes d’impression. Pour compléter la gamme, il existe la Precious M 80 qui permet d’imprimer des métaux précieux. L’ambition affichée de la marque est d’aller vers toujours plus d’automatisation et de haute qualité des pièces produites pour équiper les industriels.
Pour en savoir plus sur EOS, c’est ici.

Farsoon Technologies

La machine Farsoon F271M fait partie des imprimantes dont l’ensemble des paramètres sont ouverts (crédit photo : Farsoon).

La société chinoise Farsoon Technologies est aussi connue sous le nom de Hunan Farsoon Hi-tech. Elle a signé un accord avec le gouvernement chinois pour construire et diriger le premier laboratoire d’impression 3D d’ampleur nationale en Chine et a développé des partenariats avec des entreprises tels que Prodways pour développer une gamme commune d’imprimantes plastique et métal. Quand bien même elle possède une filiale aux USA, l’essentiel du parc est aujourd’hui en Chine. Sa gamme de machines comporte aujourd’hui deux modèles (petite cuve FS121M, grande cuve FS271M). Un point important à souligner est le prix des poudres métalliques qui est sensiblement inférieur à la moyenne du marché.
Pour en savoir plus sur Farsoon Technologies, c’est ici.

Matsuura

La Matsuura LUMEX Avance-60 combine une grande cavité d’impression et des capacités d’usinage, ce qui en fait une machine tout à fait originale (crédit photo : Matsuura).

Matsuura est une entreprise japonaise qui a construit sa réputation grâce aux centres d’usinage. Elle a depuis intégré la technologie SLM pour proposer des machines hybrides combinant impression 3D et usinage. Sa gamme de produits Lumex, développée spécifiquement pour la fabrication de moules, combine les deux technologies. La particularité de ces machines est que les opérations d’usinage ne se font pas après avoir fini d’imprimer la pièce : la pièce est usinée tous les 10 cycles d’impression, ce qui explique pourquoi Matsuura parle de process hybride. La gamme actuelle est composée de deux modèles (LUMEX Avance-25 et LUMEX Avance-60) qui offre des puissances laser et des tailles de cuve différentes.
Pour en savoir plus sur Matsuura, c’est ici.

Realizer

L’imprimante Realizer SLM 50 est tellement compacte qu’elle tient sur un bureau (crédit photo : Realizer).

Realizer est une entreprise historiquement assez petite par rapport à ses concurrents et qui s’était concentré sur le marché de la joaillerie. En particulier, leur modèle de bureau (SLM 50) très compacte, permet d’imprimer de petites pièces dans une cavité de 70 x 70 x 80 mm. Pour compléter la gamme, il existe aussi une SLM 125 et une SLM 300I qui a pour particularité d’embarquer un système intégré de recyclage de poudre. Récemment, la société DMG Mori (fabricant de machines-outils à commande numérique ayant pignon sur rue) a pris une participation majoritaire dans la société. Il est probable que cela aura un impact sur le développement de Realizer dans les années à venir.
Pour en savoir plus sur Realizer, c’est ici.

Renishaw

La Renishaw RenAM 500M comporte des systèmes automatisés de manipulation de la poudre et des déchets (crédit photo : Renishaw).

Renishaw est un des leaders mondiaux dans le domaine des outils de mesure. Ils ont diversifié leur activité dans la fabrication additive et offrent aujourd’hui une gamme de machines basées sur la technologie à fusion de lit de poudre métallique. En termes de visibilité sur le marché, Renishaw a marqué le pas par rapport à ses concurrents directs SLM et EOS en termes d’automatisation et de productivité élevée. Malgré tout, leurs produits restent intéressants. En particulier, la machine RenAM 500M embarque un système de tamisage et de recirculation automatique, ce qui réduit les manipulations manuelles et l’exposition aux matières. À noter aussi la RenAM 500Q, apparue en 2017, qui embarque 4 têtes laser qui confirme la tendance de fond des constructeurs d’aller vers des solutions toujours plus productives.
Pour en savoir plus sur Renishaw, c’est ici.

Sentrol

La Sentrol SH250 a pour particularité d’embarquer un système de changement automatique d’outil (crédit photo : Sentrol).

La société coréenne Sentrol fait partie des fabricants de machines-outils à commande numérique qui sont passées aux technologies de fabrication additive. Leur gamme comporte aujourd’hui des imprimantes sable (gamme SS), plastique (gamme SP), métal (gamme SM) et hybride (SH). Pour l’instant, leur gamme hybride se limite à une machine (SH250) qui est une SM250 embarquant des capacités d’usinage. Comme pour les machines Matsuura, les opérations d’usinage se font en parallèle des opérations d’impression, ce qui permet d’obtenir des états de surface intéressants, avec bien sûr certaines limitations liées au procédé d’usinage lui-même.
Pour en savoir plus sur Sentrol, c’est ici.

Sisma

La Sisma mysint300 embarque une cuve cylindrique de 300 mm de diamètre (crédit photo : Sisma).

Sisma est une société italienne spécialisée dans les machines de haute précision. Leur première machine a été la mysint100 qui peut embarquer 1 ou 2 têtes laser. Depuis, un deuxième modèle est disponible (mysint300), modèle qui embarque une cuve d’impression plus grande (ø 300 x 400 mm). Ces deux machines sont équipées d’un système breveté de dépôt de couche de poudre qui permet de raccourcir le temps de cycle et ainsi augmenter la productivité. Enfin, il faut noter que Sisma et Trumpf sont liés par un partenariat industriel, ce qui explique les nombreuses similitudes entre les machines des deux marques.
Pour en savoir plus sur Sisma, c’est ici.

SLM Solutions

La SLM Solutions SLM 500 peut être équipée de 4 têtes de 700 W (crédit photo : SLM Solutions).

SLM Solutions a vécu des moments agités durant les dernières années : entre une concurrence féroce avec les ténors du marché, un rachat manqué par GE et des améliorations sensibles sur sa gamme de produits, l’actualité de cette entreprise a été très riche. La gamme comprend 4 machines (SLM 125, SLM 280 2.0, SLM 500 et SLM 800) dont la numérotation rappelle de manière classique les dimensions de la cuve d’impression. Les SLM 500 et SLM 800 (500 x 280 x 850 mm) ont pour particularité de pouvoir embarquer 2 ou 4 têtes laser de 400 ou 700 W et d’être équipées de modules complémentaires pour limiter les manipulations de poudres. La gamme est complétée par un système de suivi du bain de fusion en temps réel (solution qu’on retrouve chez d’autres constructeurs) et par un système de préchauffage du plateau d’impression.
Pour en savoir plus sur SLM Solutions, c’est ici.

Trumpf

La Trumpf TruPrint 3000 a un physique très proche de la Sisma mysint300 (crédit photo : Trumpf).

Trumpf est une société allemande spécialisée dans les lasers et les machines de travail du métal (découpe, soudage, poinçonnage, marquage…). Leur gamme d’impression 3D comprend des machines SLM et des machines DED. En ce qui concerne la première technologie, 3 machines existent au catalogue : la TruPrint 1000, la TruPrint 3000 et la TruPrint 5000 (qui embarque 3 têtes laser de 500 W). Un simple coup d’œil permet de reconnaître la physionomie des machines Sisma que ces deux entreprises développent en partenariat. L’offre de poudre couvre de manière classique l’acier inoxydable, l’acier à outils, le chrome-cobalt et le titane. Trumpf revendique aussi la capacité à imprimer des métaux précieux et le bronze.
Pour en savoir plus sur Trumpf, c’est ici.

Xact Metal

La Xact Metal XM200 devrait avoir une cuve de 127 x 127 x 125 mm, un laser de 250W et une vitesse de fusion de 1.5 m/s (crédit photo : Xact Metal).

Xact Metal est un nouvel entrant américain sur le marché des fabricants de machines SLM bon marché. Cette société, qui compte des anciens de GE et de SpaceX, est hébergée par le State College (Pennsylvanie). Peu d’informations sont pour l’instant disponibles sur leur premier produit (la XM200) : l’entreprise revendique un prix de vente de 120 000 $ ainsi qu’une conception permettant en particulier d’avoir un faisceau perpendiculaire au plateau d’impression 3D en toute circonstances permettant d’avoir une qualité de fusion constante sur toute la zone d’impression 3D. Le 316L et l’Inconel^® 718 sont au menu et d’autres alliages (AlSi10Mg, Ti6Al4V et acier maraging) sont prévus.
Pour en savoir plus sur Xact Metal, c’est ici.

Xi’an Bright Laser Technologies

La Xi’an Bright Laser Technologies BLT-S300 est le haut de gamme de la marque (crédit photo : Xi’an BLT).

Xi’an Bright Laser Technologies est probablement le fabricant de machines SLM le plus important de Chine. Sa gamme se compose de 2 machines : la BLT-S200 qui est plus spécifiquement dédiée au dentaire et au médical et la BLT-S300 dont la taille de cuve permet d’attaquer des marchés tels que l’aéronautique ou le spatial. La liste des types de poudres disponibles est pléthorique, ce qui pose la question de la qualité des paramétries pour chacune de ces nuances. En 2015, a été annoncée une collaboration avec Materialise pour intégrer leur Control Platform, ce qui doit permettre à Xi’an BLT de mieux contrôler le process de fabrication de pièces dans leurs machines. À noter enfin que Xi’an BLT distribue aussi les machines EOS en Chine, ce qui leur donne un accès privilégié aux développements technologiques les plus récents d’un des leaders du marché.
Pour en savoir plus sur Xi’an Bright Laser Technologies, c’est ici.