Les avantages et les inconvénients de la fabrication additive par arc électrique (WAAM) par rapport à la fabrication additive au laser
La fabrication additive par arc électrique et la fabrication additive par laser sont deux procédés de fabrication additive métallique qui répondent à des besoins industriels différents. Tous deux permettent de créer, couche par couche, des pièces métalliques de forme quasi-finale, mais ils présentent des différences notables en termes de structure des coûts, de vitesse de fabrication, de forme du matériau, de source d'énergie et de qualité des pièces obtenues. Le choix entre ces deux procédés dépend de facteurs tels que la taille de la pièce, l'application, les exigences en matière de finition de surface et la rentabilité de la production.
Avantages de la fabrication additive par arc électrique
Taux de dépôt élevés
La technologie WAAM offre certains des taux de dépôt les plus élevés dans le domaine de la fabrication additive métallique. La productivité typique varie de plusieurs kilogrammes par heure à des niveaux bien supérieurs à ceux atteints par les systèmes à base de poudre. Cela rend la technologie WAAM particulièrement adaptée à la composants de grande taille.
Matériaux économiques
Le procédé WAAM utilise du fil de soudage standard, qui est nettement moins coûteux que les poudres métalliques requises pour les systèmes à laser. Le fil de soudage offre en outre une manipulation prévisible, une qualité constante et un minimum de déchets.
Grands volumes de construction
Les systèmes WAAM peuvent atteindre des dimensions très importantes grâce à des configurations robotiques multiaxiales. Cela permet de produire des pièces de très grande taille ou de grande longueur, difficiles voire impossibles à fabriquer sur des machines à lit de poudre.
Robuste et économe en énergie
La technologie du soudage à l'arc bénéficie de plusieurs décennies d'expérience industrielle. Les équipements WAAM sont robustes, nécessitent moins d'entretien optique que les systèmes laser et offrent un rendement énergétique élevé pour le dépôt de grandes quantités de métal.
Propriétés métallurgiques élevées
Les pièces fabriquées par WAAM présentent généralement un métal dense et entièrement solidifié, dont les propriétés mécaniques conviennent aux applications structurelles. Un traitement thermique post-fabrication permet d'affiner encore davantage ces propriétés.
Limites de la fabrication additive par arc électrique
Résolution et finition de surface inférieures
Le procédé WAAM produit des cordons plus épais que les procédés au laser. Les pièces nécessitent généralement un usinage pour atteindre les tolérances finales et la qualité de surface requises.
Apport thermique et déformation
Le procédé à l'arc génère davantage de chaleur que la fusion laser sur lit de poudre. Les zones affectées par la chaleur étendues peuvent entraîner des contraintes résiduelles, des déformations ou nécessiter une gestion de la température entre les passes.
Limites de complexité géométrique
Bien que le procédé WAAM multiaxial permette d'obtenir des formes complexes , les détails extrêmement complexes, les parois minces ou les structures en treillis sont mieux adaptés aux systèmes laser à haute résolution.
Avantages de la fabrication additive au laser
Haute précision et détails fins
La fusion laser sur lit de poudre offre une excellente précision dimensionnelle et permet de créer des canaux internes complexes et des structures en treillis légères.
Finition de surface supérieure
Les épaisseurs de couche sont nettement plus fines, ce qui permet d'obtenir des surfaces plus lisses et de réduire les besoins d'usinage.
Tolérances serrées
Le procédé laser convient aux applications exigeant une grande précision, telles que les composants aérospatiaux, les implants médicaux et les pièces mécaniques complexes.
Contrôle thermique constant
Des bassins de fusion plus petits et un contrôle laser précis permettent d'obtenir des microstructures prévisibles et une répétabilité élevée.
Limites de la fabrication additive par laser
Coûts élevés des équipements et des matériaux
Les systèmes de fabrication additive laser nécessitent des atmosphères contrôlées, des systèmes optiques et des poudres spécialisées, ce qui augmente les coûts de production totaux.
Taille de construction limitée
La plupart des systèmes de fusion laser sur lit de poudre sont limités à des enveloppes de construction relativement petites. Il est difficile de passer à des composants de très grande taille.
Vitesse de construction plus lente
Les taux de dépôt sont beaucoup plus faibles que ceux du WAAM, ce qui rend la fabrication de pièces de grande taille longue et coûteuse.
Considérations relatives à la manipulation de la poudre
La poudre métallique est soumise à des exigences en matière de sécurité, de contamination et de recyclage qui ne s'appliquent pas aux procédés utilisant des fils métalliques.
Quand choisir chaque technologie
Choisissez WAAM et MX3D M1 et MX lorsque vous avez besoin de composants structurels de grande taille, d'un dépôt rapide, d'une rentabilité optimale et de la possibilité d'usiner selon les spécifications finales. Le WAAM est idéal pour les secteurs tels que la marine, les équipements lourds, l'architecture et l'énergie, où la taille des pièces est une priorité.
Optez pour la FA laser lorsque l'application exige des détails fins, des composants de petite à moyenne taille, des tolérances serrées, une qualité de surface élevée et des caractéristiques internes complexes, comme c'est généralement le cas dans les applications aérospatiales et médicales.
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