Avantages des imprimantes 3D industrielles avec une conception modulaire

Pourquoi une imprimante 3D industrielle devrait-elle avoir des modules d'impression 3D interchangeables ?

Nous clarifions ce sujet et voyons quels avantages apporte l'utilisation de modules d'impression 3D.


Construction modulaire des machines industrielles

Les fournisseurs de machines d'occasion actifs dans diverses branches de l'industrie se concentrent depuis plusieurs années sur les machines modulaires. L'utilisateur dispose d'une machine dans la configuration de base qui, en fonction de l'application et des besoins du client, peut être complétée par des modules supplémentaires ou des outils spéciaux adaptés à l'entreprise respective. Un exemple en est la sélection de l'outil approprié utilisé pour la machine CNC, qui permet d'utiliser la machine de manière optimale et adaptée aux domaines d'application respectifs. La conception modulaire des imprimantes 3D est basée sur des hypothèses similaires.

Les solutions modulaires sont de plus en plus utilisées par les fabricants de machines car elles sont très pratiques et s'intègrent également bien dans le concept de l'Industrie 4.0. Pour l'utilisateur, cela signifie une garantie de flexibilité et d'adaptabilité de la machine à des attentes en constante évolution et à des applications différentes. L'extension possible de l'appareil tout au long de son cycle de vie ainsi que le montage rapide d'autres accessoires tels que des outils spéciaux ou des modules sont considérés comme la valeur ajoutée de chaque machine industrielle.

Imprimante 3D industrielle de conception modulaire

Les entreprises manufacturières du monde entier équipent de plus en plus leurs parcs machines d'imprimantes 3D industrielles. Ils sont utilisés dans pratiquement toutes les industries. Dans l'industrie ferroviaire, les éléments intérieurs sont produits à l'aide de la technologie d'impression 3D, les avionneurs remplacent les pièces métalliques précédemment utilisées par des composants plus légers et en même temps résistants à de nombreuses influences extérieures, et l'industrie automobile crée de nombreux prototypes beaucoup plus rapidement, en utilisant des installations de production réalisées à l'aide de procédés de fabrication additive. La gamme de matériaux techniques et à haute résistance disponibles sur le marché est très large et en constante évolution, et l'utilisation de ces matériaux et l'impression 3D dans le secteur industriel offrent de nombreuses nouvelles opportunités dans tous les secteurs industriels. Il est important de noter que les ingénieurs de nombreux départements, y compris les départements de R&D, souhaitent travailler avec tous ces matériaux d'ingénierie disponibles à l'aide d'une seule imprimante 3D. Malheureusement, cela n'est pas toujours possible car les systèmes de fabrication additive ont diverses limitations qui limitent leur fonctionnement, ces limitations étant souvent dues aux matériaux disponibles.

Quelles caractéristiques doit avoir une imprimante 3D pour pouvoir produire des pièces aussi bien à partir de matériaux haute température comme le PEEK, l'ULTEM ou le PC qu'à partir de matériaux renforcés de fibres ou de filaments élastiques ? En savoir plus pourquoi une 3D

Les imprimantes destinées aux applications industrielles doivent être équipées d'un système modulaire.

Pourquoi la plupart des imprimantes 3D ne peuvent-elles pas imprimer à partir de différents groupes de matériaux ?

Il existe aujourd'hui sur le marché un certain nombre d'imprimantes 3D qui ne sont compatibles qu'avec quelques filaments, ce qui signifie que l'entreprise doit disposer de quelques installations différentes. Chaque système est ensuite utilisé pour le domaine d'application respectif. Cela signifie des coûts d'acquisition plus élevés et une utilisation inefficace des ressources des clients. Comment ça marche en pratique ?

Pour imprimer une pièce en ABS, c'est-à-dire un matériau à basse température d'extrusion du groupe des polymères de base utilisés en impression 3D (ce qu'on appelle commodité), le client doit acheter un système. Afin de produire des pièces à partir, par exemple, de matériaux renforcés de fibres de carbone tels que le PA-CF ou le PC-CF, il est nécessaire d'acheter une autre imprimante 3D, qui est souvent beaucoup plus chère. D'autre part, si nous voulons produire des modèles à partir de matériaux performants avec des propriétés mécaniques élevées qui résistent à la température et aux produits chimiques, nous devons ajouter une autre machine d'impression 3D à notre parc de machines. Il existe peu d'appareils sur le marché adaptés à un fonctionnement avec des filaments tels que PEEK, PEKK ou ULTEM en raison des exigences spécifiques en termes de conditions de température et de pression.

Le procédé d'impression 3D doit être compatible avec le matériau en question, et l'un des paramètres de base de l'impression 3D est la température d'extrusion du matériau, qui est directement liée aux paramètres techniques du matériau tels que la température de transition vitreuse ou la température de ramollissement. Par exemple, le PEEK doit chauffer la tête d'impression jusqu'à 360-400°C pour démarrer l'extrusion dans la technologie d'impression 3D, tandis que l'ABS est extrudé à seulement 230-260°C. Chaque imprimante 3D standard aura le problème d'alimenter des matériaux aussi différents sur une tête d'impression.

En raison de la conception modulaire, un seul appareil suffit, qui peut être utilisé pour travailler à partir de différents groupes de matériaux, ce qui permet d'obtenir des modèles de haute qualité. Bien que la machine soit principalement utilisée pour imprimer des matériaux de base tels que l'ABS ou le PLA, il peut être nécessaire d'imprimer des pièces dans des matériaux plus durables tels que le PEEK ou des matériaux renforcés de fibres de carbone ou de verre. Les imprimantes de conception modulaire ne nécessitent pas d'appareil supplémentaire - il suffit d'acheter un module d'impression adapté à l'impression à partir du matériau respectif. Dans ce cas, les coûts d'acquisition d'un module sont souvent plusieurs fois inférieurs à l'achat d'une autre imprimante 3D.

Pourquoi différents groupes de matériaux ne peuvent-ils pas être imprimés sur une tête d'impression ?

Tout remplacement du matériau extrudé par un matériau de propriétés différentes peut entraîner un colmatage de la buse. Si le processus d'impression a été réalisé avec du PEEK et que l'on tente immédiatement après d'imprimer à partir de PLA, dont la température d'extrusion est beaucoup plus basse, les résidus de matériau PEEK dans la buse empêcheront le processus d'extrusion. Cependant, si le matériau à basse température d'extrusion est imprimé à des températures plus élevées, cela entraînera sa détérioration et, par conséquent, une réduction ou une perte significative de ses propriétés mécaniques et de sa résistance aux influences extérieures. Une grande commodité pour l'utilisateur est l'achat d'une imprimante 3D équipée d'un système modulaire, qui résout ce problème.

Modules de pression interchangeables - description, avantages

Le système modulaire interchangeable permet l'utilisation d'une large gamme de matériaux sur un seul appareil. Des matériaux de base largement utilisés dans l'industrie pour le prototypage rapide, en passant par les matériaux d'ingénierie typiques jusqu'aux matériaux avancés pour des applications spéciales. Comment ça marche en pratique ? La conception de chaque module est adaptée au groupe de matériaux respectif et à ses caractéristiques pour une optimisation maximale du processus d'impression. Afin d'obtenir la meilleure qualité d'impression et des détails caractérisés par la durabilité et la résistance requises, le processus d'impression doit être compatible avec le matériau en question.

Pour mieux visualiser le fonctionnement du système modulaire, considérons l'imprimante 3D comme une machine et le module comme un outil. Plus nous avons d'outils disponibles, plus notre machine est fonctionnelle, mais à un moment donné nous n'utilisons que cet outil qui donne les résultats attendus. C'est la même chose avec les imprimantes 3D. Chaque module est un outil qui permet de travailler avec différents groupes de filaments, souvent extrêmement différents les uns des autres par la température de plastification.

Łukasz Lipiec, ingénieur d'applications techniques