3D Systems apporte de la flexibilité aux grands

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En ce qui concerne l'impression 3D polymère grand format, il existe un nombre croissant d'options, en particulier pour les bras robotiques industriels. Cependant, la plupart des options sur le marché ne traitent pas toutes les variables nécessaires pour les plastiques de fabrication additive (AM). Après avoir parlé à Brad Mount, directeur mondial du développement commercial - Titan, 3D Systems, à RAPID + TCT 2023, je suis reparti en pensant que la division 3D Systems (NYSE : DDD) avait vraiment pensé à tout pour l'impression 3D de grandes pièces en polymère.

Ce qui est le plus intéressant avec les imprimantes à extrusion de 3D Systems, c'est leur flexibilité. Les machines d'extrusion de matériaux sont disponibles en deux tailles, la EXT 1070 Titan Pellet (anciennement Titan Atlas 2.5) avec un volume de construction de 42" x 42" x 48" et la plus grande EXT 1270 Titan Pellet (anciennement Titan Atlas 3.6) avec une enveloppe de construction de 50" x 50" x 72". Pour produire des pièces aussi grandes, les deux imprimeurs s'appuient principalement sur l'extrusion de granulés, ce qui augmente la vitesse d'impression et réduit les coûts globaux des matériaux en utilisant des granulés de moulage par injection standard.

Diverses pièces imprimées en 3D avec le Titan Atlas présenté au RAPD + TCT 2023.

Cependant, chaque système peut être équipé de jusqu'à trois têtes d'outils, y compris l'extrusion de filaments pour des pièces plus détaillées, une deuxième extrudeuse de granulés ou même une tête d'outil de fraisage CNC à trois axes pour une meilleure finition de surface. Les imprimantes 3D Systems EXT Titan Pellet peuvent avoir plusieurs variantes de configurations de tête d'outil, telles que deux extrudeuses à filament et une extrudeuse à granulés, deux extrudeuses à granulés et une extrudeuse à filament unique ou une extrudeuse à filament, une extrudeuse à granulés et une tête d'outil de fraisage CNC à trois axes, le tout sur un seul portique. Avec plusieurs extrudeuses, un matériau de support soluble dans l'eau peut être déposé à côté d'un polymère, ou des matériaux rigides et flexibles peuvent être combinés, même lors de l'impression avec des pastilles. Pour les systèmes équipés d'une broche de fraisage CNC à trois axes, le fraisage peut être effectué à n'importe quel moment de la fabrication afin qu'une pièce puisse être fraisée à mi-impression ou à la fin d'un travail.

"Je travaille avec de nombreux commerciaux [fabricants d'équipement d'origine], ainsi qu'avec la communauté de la défense", a déclaré Mount. "Quand j'ai parlé avec quelqu'un de l'armée, de la marine ou de l'armée de l'air, ils adorent la combinaison du fraisage avec des additifs dans la même empreinte. C'est difficile à croire, mais de nombreux sites du DoD ont une surface au sol très limitée, donc s'ils peuvent obtenir deux machines en une au lieu de prendre plus de place, c'est énorme. "

En plus d'une variété de choix de têtes d'outils, les imprimantes EXT Titan Pellet de 3D Systems peuvent également remplacer un certain nombre de buses différentes, allant de 0,6 mm à 9 mm. Un si grand diamètre de buse n'aurait pas beaucoup de sens sur une imprimante 3D de bureau, mais pour la série massive EXT Titan Pellet, cela signifie produire des couches plus épaisses très rapidement avant que la tête de broyage ne la rase jusqu'aux spécifications. L'une des pièces exposées à RAPID était un outil de formage de tôle pour la base aérienne de Tinker. Le composant, imprimé avec une buse de 2 mm et fini avec la tête d'outil de broche, a permis aux ingénieurs de remplacer une pièce obsolète pour les avions vieillissants.

Un outil de formage de tôle imprimé en 3D pour Tinker Air Force Base.

Tout au long de la visite du stand de 3D Systems, Mount a mis en évidence de grandes pièces, telles qu'un grand conduit d'air imprimé en 3D, et a comparé le rythme auquel la machine EXT Titan Pellet l'a fait avec la rapidité avec laquelle une machine d'extrusion de filament standard pourrait le faire. Dans le cas du conduit d'air, les utilisateurs traditionnels de la modélisation par dépôt de fusion ont estimé que cela pourrait prendre trois jours, contrairement aux huit heures que l'EXT Titan a produites.

En plus de la vitesse des imprimantes, l'un des points forts de la série EXT Titan Pellet est la possibilité d'imprimer en 3D avec une variété de matériaux. Cela inclut les plastiques haute température renforcés de fibres comme les granulés GF-PEKK, CF-PEKK et CF-PEI. Cela distingue les énormes imprimantes à extrusion de granulés de 3D Systems de nombreuses autres imprimantes polymères grand format, qui ne maintiennent généralement pas les températures de la chambre ou de la buse suffisamment chaudes pour de tels matériaux. Un client a utilisé un PEKK renforcé à 30 % de fibre de verre pour imprimer en 3D un dispositif permettant de souder plusieurs pièces métalliques ensemble.

Un outil de soudage imprimé en 3D à partir de plastique renforcé haute température.

Une autre nouvelle application présentée par Mount était un outil qui présentait l'avantage intégré de la porosité pour un flux d'air amélioré pour le formage sous vide. Alors qu'avec les moules de formage sous vide traditionnels, il est nécessaire de percer des trous pour permettre au système d'aspirer l'air, façonnant ainsi la partie finale en polymère autour de l'outil, la porosité inhérente à l'impression 3D par extrusion élimine le besoin de percer des trous pour fournir le vide nécessaire au processus de thermoformage. De plus, en contrôlant le remplissage du moule imprimé, il est possible de contrôler la force du vide. Démontrer les possibilités au salon était un panneau en plastique thermoformé à l'aide d'un moule imprimé Titan pour installation sur une rame de métro.

Un moule en titane imprimé en 3D (à gauche) à côté d'une pièce thermoformée blanche (à droite).

Mount a présenté les avantages en termes de coût et de temps de la production d'outils de thermoformage traditionnels et de ceux de l'impression 3D :

"Traditionnellement, ils utilisent soit ce qu'on appelle le panneau Ren, dans lequel des feuilles de bois sont collées ensemble, empilées et usinées. Ils peuvent également effectuer le moulage puis usiner le moulage, ou ils peuvent simplement CNC un bloc d'aluminium pour l'outil. Tout cela coûte cher et prend beaucoup de temps. Le délai d'exécution de ces processus traditionnels est généralement de quatre à 10 semaines. [Avec notre machine], ils peuvent imprimer cet outil en 3D en une journée et commencer le thermoformage des pièces ", a déclaré Mount. "C'est une valeur ajoutée pour leurs clients et, pour eux, c'est un avantage concurrentiel en termes de délais et de coûts. Ce que nous constatons dans le thermoformage, c'est jusqu'à 80 % de réduction des coûts et environ 65 % de réduction des délais."

Des propriétés et des techniques similaires qui améliorent la porosité dans un outil de moulage sous vide permettent également la manipulation du rembourrage dans une pièce flexible. Mount a expliqué qu'un visiteur du stand de 3D Systems était intéressé par l'impression 3D d'appuis-tête pour un véhicule, modifiant potentiellement la densité du TPU imprimé pour faire varier la dureté Shore dans l'ensemble du composant. Cela pourrait conduire à des sièges spécifiques au client pour les utilisateurs de fauteuils roulants, entre autres applications.

En parlant avec Mount, il était clair que l'entrée de 3D Systems dans la technologie d'extrusion de matériaux avait été soigneusement pensée. Lorsque la société a acquis Kumovis et Titan Robotics, il ne s'agissait pas simplement d'élargir son portefeuille de machines pour inclure l'une des catégories d'impression 3D les plus populaires de la fabrication additive. Il s'agissait de mouvements stratégiques pour concurrencer directement le leader de l'extrusion de matériaux Stratasys, entre autres.

Alors que Stratasys dispose d'une gamme établie de machines d'extrusion de filaments pour le prototypage et la production industriels et aérospatiaux, 3D Systems s'est maintenant attaqué à des créneaux que l'inventeur du FDM avait auparavant négligés. Avec Kumovis, il a autorisé médicalement l'impression 3D pour les pièces de point de service. Avec Titan, il a à son actif l'extrusion grand format rapide. Ce sont des variétés extrêmement uniques d'extrusion de matériaux qui répondent à des applications très spécifiques que d'autres acteurs ont manquées, faisant de l'incursion de 3D Systems dans l'espace une incursion potentiellement rentable.

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