La fabrication additive par frittage laser sélectif (SLS) permet la production économique de géométries complexes, de prototypes fonctionnels et de petites séries. Cependant, seule une finition post-traitement reproductible et économique rend les pièces réellement commercialisables. La qualité de surface, la stabilité du processus et les coûts par pièce sont principalement influencés par le post-traitement. Cette problématique a également été rencontrée par le prestataire de services d'impression 3D allemand FORMRISE. L'entreprise, forte de plus de 20 ans d'expérience dans le domaine de la fabrication additive, fournit des clients de secteurs exigeants tels que l'automobile, l'aérospatiale, la technologie médicale ainsi que l'industrie des biens de luxe et de la joaillerie. Les exigences en matière de qualité, de reproductibilité et de sécurité des processus sont donc très élevées.
Limites d'un concept de post-traitement en plusieurs étapes
Le post-traitement des pièces SLS chez FORMRISE s'est d'abord effectué par plusieurs processus de sablage successifs sur des installations d'un concurrent. Dans un premier temps, les pièces ont été nettoyées avec des billes de verre pour éliminer la poudre excédentaire. Ensuite, une pré-compression de la surface a été réalisée avec des polybeads, avant que les pièces ne soient teintées et à nouveau sablées.
Ce processus en plusieurs étapes était réparti sur plusieurs installations et nécessitait parfois un traitement manuel - dans certains cas jusqu'à deux heures par lot. Avec l'augmentation de la charge de travail et des exigences de qualité plus élevées, ce concept est devenu de plus en plus inefficace. La préparation de l'abrasif s'est révélée particulièrement problématique. La préparation précédente exclusivement par séparation cyclonique n'était pas suffisante pour séparer de manière fiable l'abrasif et la poudre et garantir une préparation propre constante. En conséquence, la consommation de polybeads était extrêmement élevée.
En même temps, la qualité de l'abrasif se détériorait continuellement, car les particules de couleur et l'usure n'étaient pas correctement séparées. Cela avait des répercussions directes sur la stabilité du processus : les pièces claires ne pouvaient pas être traitées indifféremment dans des installations contaminées. FORMRISE a été contraint de planifier strictement la production : pièces claires en début de semaine, pièces plus sombres par la suite. Les commandes spontanées des clients ou les modifications à court terme étaient presque impossibles à réaliser. À la fin de la semaine, les installations devaient également être nettoyées de manière laborieuse.
Un autre problème, connu de nombreux utilisateurs de SLS, est venu s'ajouter : lors du nettoyage avec des billes de verre, de fines particules de verre restaient toujours à la surface. Au plus tard lors de la teinture des pièces, ces inclusions entraînaient des résultats de couleur inhomogènes et des défauts visibles.
S1 d'AM Solutions convainc FORMRISE par une technologie supérieure
Dans ce contexte, FORMRISE a recherché activement une nouvelle solution pour le post-traitement de ses pièces SLS. Un système était requis, combinant efficacement nettoyage et finition de surface et disposant surtout d'une préparation d'abrasif puissante et fiable.
Lors de la Formnext 2023, FORMRISE a découvert pour la première fois la S1 d'AM Solutions. L'installation allie l'expertise en technologie de sablage de plusieurs décennies du groupe Rösler à un concept de processus spécialement développé pour la fabrication additive. Le système de préparation d'abrasif, adapté aux applications de lit de poudre plastique, avec un grand cyclone et un tamis vibrant intégré, constitue l'élément central et assure une classification propre de l'abrasif. Cependant, ce qui était décisif pour FORMRISE n'était pas seulement la technologie dans le détail, mais l'approche globale : avec la S1, le nettoyage et l'homogénéisation de la surface peuvent être réalisés dans un seul processus automatisé 2-en-1 - avec un seul abrasif et dans une seule installation. En raison de la grande satisfaction avec la S1, FORMRISE exploite désormais trois installations de ce type.
Améliorations mesurables significatives en cours d'exploitation
Après la mise en service des nouvelles installations, des améliorations mesurables dans le post-traitement se sont rapidement manifestées. La consommation de polybeads a diminué de plus de 60 % au cours de la première année, car l'abrasif est maintenu de manière beaucoup plus efficace dans le circuit. Rien qu'avec cela, environ 1,6 t de CO₂ ont pu être économisées. En même temps, l'utilisation de billes de verre a pu être pratiquement complètement éliminée, ce qui a également fait disparaître les problèmes connus lors de la teinture des pièces. De plus, les coûts d'élimination ont considérablement diminué.
Un autre effet important a été l'augmentation de la performance du processus de l'installation. Grâce à la puissance de sablage élevée et à la suppression de plusieurs étapes de processus, le temps total de post-traitement a pu être réduit de près de 50 %. Cela a non seulement réduit les besoins en énergie et en air comprimé, mais a également considérablement diminué le travail manuel. La qualité des pièces a également pu être améliorée. Les surfaces des pièces SLS sont plus homogènes et semblent de bien meilleure qualité. Les clients rapportent que les pièces semblent presque polies après le processus de sablage, bien qu'elles aient été uniquement sablées et conviennent mieux aux processus ultérieurs.
La S1 comme élément stratégique dans le post-traitement SLS
Au total, les économies annuelles chez FORMRISE s'élèvent à environ 35 000 euros, dont plus de la moitié provient uniquement de la réduction de la consommation d'air comprimé. En même temps, les émissions de CO₂ du processus de post-traitement ont pu être réduites de plus de 12 tonnes par an. « Pour le post-traitement des pièces SLS, AM Solutions propose avec la S1 une solution qui est absolument sans concurrence sur le marché et qui nous a convaincus sur tous les plans. On voit ici très clairement quel potentiel réside dans l'optimisation du processus de sablage en fonction des exigences de la fabrication additive et en particulier de la préparation de l'abrasif. AM Solutions a reconnu et pleinement exploité ce potentiel, nous donnant ainsi la chance d'optimiser notre post-traitement d'une manière que nous n'aurions jamais pu imaginer auparavant », se réjouit Peter Spitzwieser, directeur général de FORMRISE.
Les prestataires de services SLS sont soumis à une pression de coûts massive en raison de la concurrence, des exigences du marché et des attentes croissantes des clients. La S1 élève l'efficacité du post-traitement à un tout nouveau niveau : un débit plus élevé, des résultats propres et beaucoup moins d'efforts manuels - sans compromis sur la qualité.
Étude de cas à télécharger : www.solutions-for-am.com/CaseStudy-DE
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