17 février 2022
L’Additive Manufacturing et les avantages implicites de cette technologie offrent à de nombreux entrepreneurs un large éventail de possibilités technologiques : les réalisations obtenues grâce à la fabrication additive et à l’impression 3D sont aujourd’hui d’une qualité très élevée et ne sont donc plus utilisées uniquement comme prototypes, mais également comme composants structurels dotés de performances mécaniques et physiques élevées, garanties par les matériaux mêmes avec lesquels ils sont réalisés.
Dans le domaine industriel, l’Additive Manufacturing est souvent utilisé comme premier processus dans la production d’éléments de grand format qui, par la suite, nécessitent une opération d’usinage par enlèvement de matière afin d’obtenir des finitions et des tolérances de haute qualité. D’où la nécessité d’intégrer les deux processus de production dans une seule machine capable d’offrir aux entreprises les avantages implicites des deux technologies : la production additive et la production soustractive.
BEAD est la réponse à ce besoin : une machine hybride née de la synergie entre Belotti et CEAD, une entreprise spécialisée dans le développement de solutions innovantes pour l’impression 3D de grandes dimensions en matériau composite.
BEAD combine en un seul système la vitesse et le potentiel créatif des processus de production additive des technologies d’impression 3D avec la précision et la fiabilité d’un centre d’usinage CNC Belotti. Grâce à l’intégration d’une extrudeuse CEAD pour la production additive (de dimensions et capacités variables) dans un centre d’usinage CNC Belotti à 5 axes, BEAD permet de produire des pièces suffisamment surdimensionnées pour être ensuite finies aux tolérances requises, avec des temps et une consommation de matière première inférieurs aux méthodes traditionnelles.
La production additive rencontre l’usinage à commande numérique : de nouveaux horizons productifs nécessitent de nouvelles technologies
En tant que technologie de production, l’impression 3D ou impression additive connaît une utilisation de plus en plus large : par rapport aux technologies de production traditionnelles, elle permet en effet de produire plus rapidement, d’offrir une plus grande liberté de conception et de réduire considérablement les coûts.
La machine BEAD s’inscrit dans ce contexte, rendant possible l’impression 3D de grandes pièces en matériaux thermoplastiques renforcés de fibres. En intégrant la flexibilité et la rapidité des technologies de production additive avec la précision d’un usinage de fraisage à commande numérique, BEAD offre aux entreprises une solution technologique innovante, flexible et personnalisable.
À elle seule, la production additive à grande échelle ne peut fournir la finition et les tolérances garanties par les opérations d’enlèvement de matière. D’autre part, le processus de fraisage génère une grande quantité de déchets qui doivent être éliminés et qui, au final, impactent l’économie de la production.
La combinaison de la production additive et soustractive offre donc le meilleur des deux mondes : la production additive permet de réduire considérablement les temps de travail par rapport aux processus de fraisage, tandis que ces derniers assurent précision et répétabilité.
Les avantages respectifs des deux technologies
En résumé, nous pouvons comparer les avantages apportés par les deux technologies :
- Impression 3D
- Liberté de conception
- Forme quasi finie
- Automatisation
- Matériaux recyclables
Fraisage CNC
- Surface lisse
- Tolérances
- Automatisation
- Précision
BEAD réunit en elle tous ces avantages et peut être configurée en différents modèles selon les volumes d’impression, le débit d’extrusion et les orientations d’impression requises.
Les secteurs d’application de l’Additive Manufacturing
Les secteurs qui ont servi de moteur au développement des technologies d’impression 3D sont l’automobile et l’aéronautique. Des secteurs avec lesquels Belotti collabore depuis ses débuts et qui reconnaissent à Belotti une indiscutable primauté technologique. Les applications des processus de production additive élargissent considérablement les scénarios d’utilisation, et le choix de Belotti d’intégrer la production additive dans son offre va précisément dans cette direction.
Les potentialités applicatives de cette technologie sont infinies : les premiers secteurs concernés sont l’automobile, l’aérospatial, le nautisme et le design, pour lesquels ont été réalisés des moules, modèles, outillages et pièces finies.
Caractéristiques techniques de BEAD et principaux avantages
BEAD est une solution technologique qui présente les caractéristiques suivantes :
- Intégration des processus de production additive et soustractive dans une seule solution hybride
- Impression 5 axes de géométries complexes
- Orientation de l’extrudeuse à 45°
- Débit d’extrusion de 12 kg/h à 80 kg/h pour répondre aux différents besoins industriels et volumes d’impression
- Température maximale d’extrusion jusqu’à 400°C pour imprimer des matériaux haute performance
- Électrobroche de 15 à 42 kW
- Précision de fraisage jusqu’à 0,01 mm/m (linéaire) et +/- 12 arcsec (rotationnel)
- Changeur d’outils de 8 à 60 positions pour les opérations de fraisage
Avantages :
- Élimination du travail manuel pour un processus plus automatisé : de la géométrie CAD à la production du moule sans réalisation d’un modèle
- Investissement réduit
- Optimisation de l’espace par rapport aux technologies séparées
- Délais de livraison plus courts et coûts de production réduits
- Moins de matériau utilisé et moins de déchets pour une production plus efficace
Plus grande durabilité grâce à l’utilisation de matériaux réutilisables et recyclables
L’orientation à 45 degrés de l’extrudeuse
BEAD se distingue des autres solutions présentes sur le marché des technologies d’impression 3D car elle permet de choisir entre différentes orientations d’impression. Outre l’impression traditionnelle à 90°, BEAD permet d’orienter l’extrudeur à 45°, ce qui permet d’imprimer également des formes complètement fermées sans supports, de réduire les temps d’impression et d’améliorer l’adhésion des couches, en optimisant les propriétés mécaniques et thermiques du matériau.
Grâce à cet avantage technologique particulier :
- Moins de matériau est utilisé : aucun support pour les contre‑dépouilles
- Moins de temps est nécessaire : meilleure adhésion entre les couches
- Des formes complètement fermées peuvent être obtenues
Les matériaux usinables
La solution BEAD est capable d’imprimer et d’usiner des matériaux thermoplastiques renforcés de fibres de différents types (verre, carbone, fibres naturelles) et peut donc être utilisée pour la réalisation de pièces structurelles, même de grandes dimensions, ensuite finies grâce à l’usinage CNC. BEAD traite des granulés de différents polymères thermoplastiques : du simple PP, PETG jusqu’aux polymères haute performance tels que PESU, PEEK. Contrairement aux plastiques thermodurcissables, les thermoplastiques sont recyclables et réutilisables, rendant le processus plus durable et moins impactant pour l’environnement.
Les raisons du succès de l’Additive Manufacturing
Les principales raisons qui poussent les industries à se tourner vers l’Additive Manufacturing sont liées aux facteurs suivants :
- La mise à jour de leurs équipements de production grâce à l’exploration de technologies émergentes ;
- La recherche constante d’un mode de production plus efficace ;
- La réduction des délais de sortie des activités de recherche et développement ;
- L’augmentation de la flexibilité productive.
L’intégration de la production additive avec l’usinage de fraisage à commande numérique répond encore plus précisément à ces exigences. Aux avantages offerts par les technologies d’impression 3D s’ajoutent ceux de l’usinage par enlèvement de matière : précision, répétabilité, rapidité d’exécution. En réunissant dans une seule technologie la production additive et soustractive, on dépasse le cadre strict du prototypage pour entrer dans le monde de la production industrielle en série à grande échelle.
