Qu’est-ce que l’impression 3D DMLS et SLM ? Une comparaison complète

L’impression 3D de métaux est à la pointe de la fabrication additive, non seulement pour le prototypage, mais aussi pour la production de composants haute performance destinés à une utilisation finale. Parmi les différentes technologies d’AM métal, deux termes reviennent le plus souvent : DMLS (Direct Metal Laser Sintering) et SLM (Selective Laser Melting). Bien qu’elles soient souvent utilisées de manière interchangeable, ces technologies diffèrent légèrement en termes de processus et d’application. Ce chapitre explique exactement ce qu’est l’impression 3D DMLS, ce qu’est l’impression 3D SLM, comment elles fonctionnent, quels matériaux elles utilisent et comment comprendre leurs capacités dans un contexte de production.

Comment fonctionne l’impression 3D sur métal ? Processus étape par étape

Fondamentalement, la DMLS et la SLM sont toutes deux des technologies de fusion sur lit de poudre. Ils utilisent un laser haute puissance pour fusionner sélectivement des particules de poudre métallique, couche par couche, selon un modèle numérique en 3D. Une lame de rechargement étale une fine couche de poudre métallique sur la plate-forme de construction, et un faisceau laser balaie la section transversale de la pièce pour faire fondre ou fritter la poudre en place. La plate-forme s’abaisse ensuite et une nouvelle couche de poudre est appliquée.Ce processus se déroule dans une atmosphère de gaz inerte (argon ou azote) pour éviter l’oxydation, car les matières premières utilisées pour l’impression 3D SLM sont extrêmement réactives à haute température. Après l’impression, les pièces subissent généralement une détente, un retrait du support et, selon l’application, un post-traitement supplémentaire tel que le HIP (Hot Isostatic Pressing) ou la finition CNC.

Impression 3D DMLS ou SLM : principales différences et applications

Les termes DMLS et SLM décrivent des processus presque identiques, mais ils sont issus de parcours historiques et de marques différents. Techniquement parlant, DMLS – un terme popularisé par EOS – fait référence au frittage de particules de métal ensemble, tandis que SLM, la forme complète dans l’impression 3D étant Selective Laser Melting, vise la fusion complète de la poudre de métal en une structure homogène.

Dans la pratique, cependant, la plupart des systèmes industriels commercialisés aujourd’hui sous le nom de DMLS parviennent à une fusion complète. La distinction est subtile, mais toujours pertinente :

Le DMLS est généralement utilisé avec des alliages, où le processus de frittage permet de prendre en compte les différents points de fusion entre les éléments,
La technique SLM est souvent appliquée à des métaux purs comme l’aluminium ou le titane, qui peuvent être entièrement fondus de manière plus prévisible.

Aujourd’hui, les deux technologies sont fonctionnellement similaires et tout aussi capables de produire des pièces denses et mécaniquement robustes.

Explication des procédés DMLS et SLM : de la CAO à la pièce finale

Préparation CAO : la pièce est modélisée avec les supports appropriés et exportée vers un logiciel de découpe.
Couche de poudre : une couche de poudre métallique, généralement d’une épaisseur de 20 à 60 microns, est étalée sur la plaque de construction.
Fusion laser : un laser de forte puissance (généralement à base de fibres) fusionne ou fait fondre la poudre à l’endroit où se trouve la géométrie de la pièce.
Répétition des couches : la plate-forme s’abaisse, une nouvelle couche est appliquée et fusionnée, jusqu’à ce que la construction soit terminée.
Refroidissement et post-traitement : la pièce est refroidie dans la chambre de fabrication avant d’être retirée, nettoyée et traitée thermiquement.

Matériaux utilisés dans l’impression 3D de métaux DMLS et SLM

Les matières premières utilisées pour l’impression 3D SLM et DMLS se présentent sous la forme de poudres métalliques fines et sphériques. Ces poudres sont fabriquées par atomisation afin de garantir la fluidité et un comportement de fusion uniforme.

Les matériaux les plus courants sont les suivants :

les alliages de titane – utilisés dans l’aérospatiale et les implants médicaux,
alliages d’aluminium – légers, bonne conductivité thermique,
acier inoxydable – résistant à la corrosion et largement utilisable,
inconel – superalliages haute performance pour la résistance à la chaleur et à la corrosion,
les aciers à outils – pour les applications de moulage et d’emboutissage,
le cobalt-chrome – souvent utilisé dans les applications dentaires et orthopédiques.

La qualité des matériaux est essentielle dans les deux systèmes ; la contamination ou une mauvaise manipulation des poudres peut entraîner des défauts, c’est pourquoi les systèmes de gestion des poudres en circuit fermé et les protocoles de tamisage sont standard.

Coûts d’impression DMLS et SLM : quels sont les facteurs qui influencent le prix ?

Le prix d’une pièce ou d’un système DMLS dépend de plusieurs facteurs :

coût de la machine : les machines industrielles DMLS ou SLM vont généralement de 200 000 euros à plus d’un million d’euros, en fonction de la taille, du nombre de lasers et des caractéristiques d’automatisation,
coût des matériaux : les poudres métalliques sont chères – 200-600 €/kg ou plus,
coût d’exploitation : l’utilisation de gaz inerte, la maintenance et la main-d’œuvre qualifiée contribuent de manière significative,
le post-traitement : la plupart des impressions métalliques nécessitent des étapes de finition qui augmentent le coût total.

Malgré ces coûts, l’impression 3D de métaux peut s’avérer très économique pour les pièces de grande valeur, complexes ou de faible volume, en particulier lorsque l’usinage traditionnel prendrait beaucoup de temps ou serait géométriquement impossible.

SLS vs SLM vs DMLS : comprendre les technologies d’impression 3D

Bien qu’elles se ressemblent, les technologies SLS, SLM et DMLS sont très différentes. Le SLS (Selective Laser Sintering) est une méthode de fusion sur lit de poudre utilisée exclusivement pour les polymères – le plus souvent le nylon – et n’implique pas de métal. En revanche, le SLM (Selective Laser Melting) et le DMLS (Direct Metal Laser Sintering) sont tous deux conçus pour les poudres métalliques et utilisent des lasers à haute énergie pour faire fondre ou fritter le matériau couche par couche. Malgré leur mécanique commune basée sur les poudres, les différences entre les matériaux, le comportement thermique et les exigences en matière d’équipement sont importantes. La SLS est généralement plus accessible et convient mieux aux environnements de production internes, car elle pose moins de problèmes de sécurité et d’infrastructure. Par ailleurs, les systèmes d’impression des métaux tels que SLM et DMLS nécessitent la manipulation de gaz inertes, une ventilation avancée et des flux de travail dédiés au post-traitement, ce qui les place résolument dans la catégorie des solutions de fabrication industrielle.

Solutions d’impression SLM : leaders du secteur et capacités

Des entreprises comme SLM Solutions, EOS, Renishaw et 3D Systems se sont imposées comme leaders dans le domaine de la fabrication additive métallique. Ces plateformes offrent des systèmes multi-laser, une manipulation de la poudre en boucle fermée et une gestion automatisée de la chambre de fabrication, ce qui permet une production à haut débit dans des secteurs tels que l’aérospatiale, l’automobile et le médical.

La technologie d’impression 3D SLM n’est plus limitée à la R&D ; c’est une solution prête pour la production lorsque la complexité des pièces, les exigences de performance ou les perturbations de la chaîne d’approvisionnement rendent les méthodes traditionnelles impraticables.

Résumé : pourquoi choisir DMLS ou SLM pour l’impression 3D de métaux ?

L’impression 3D DMLS et SLM offre un potentiel inégalé pour la production de pièces métalliques haute performance entièrement denses, directement à partir de conceptions numériques. Bien que les termes aient des origines légèrement différentes, ils font tous deux référence à des processus avancés de fusion de lits de poudre métallique qui offrent des propriétés mécaniques exceptionnelles, une grande liberté de conception et une grande souplesse de production.

Que vous vous demandiez « comment fonctionnent les imprimantes 3D à métaux », « qu’est-ce que l’impression 3D DMLS ? » ou « qu’est-ce que le processus SLM dans l’impression 3D ? », la réponse réside dans la fusion laser contrôlée, couche par couche, de poudres métalliques soigneusement conçues dans une atmosphère protectrice. – la réponse réside dans la fusion laser contrôlée, couche par couche, de poudres métalliques soigneusement élaborées dans une atmosphère protectrice. Le résultat n’est pas un prototype – c’est un véritable composant d’utilisation finale dont les performances sont comparables à celles des pièces forgées ou usinées.

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