L'importance de l'analyse de la taille et de la rondeur des particules pour l'impression 3D

L'impression 3D est une technologie de prototypage rapide, également connue sous le nom de fabrication additive. Cette technologie est basée sur des fichiers de modèles numériques, qui utilisent des matériaux adhésifs tels que le métal en poudre ou le plastique pour construire des objets en les imprimant couche par couche en trois dimensions. L'impression 3D a été rendue possible par l'utilisation d'une technologie numérique d'impression de matériaux. Elle est souvent utilisée dans la fabrication de moules, la conception industrielle et d'autres domaines pour réaliser des modèles/pièces qui seront ensuite utilisés dans la fabrication directe de produits. L'impression de pièces à l'aide de cette technologie est aujourd'hui courante et remplace rapidement les autres technologies traditionnellement utilisées. Cette technologie trouve des applications dans la bijouterie, la chaussure, le design industriel, la construction, l'ingénierie et la construction (AEC), l'automobile, l'aérospatiale, les industries dentaires et médicales, l'éducation, les systèmes d'information géographique, le génie civil et les armes à feu, pour n'en citer que quelques-unes.

Facteurs influençant l'impression 3D

La distribution de la taille des particules, la rondeur, la composition chimique, la teneur en oxygène et la fluidité de la poudre sont autant de facteurs qui influencent les indices de performance des pièces imprimées en 3D.

À l'heure actuelle, les gammes de tailles de particules de poudre couramment utilisées dans l'impression 3D de métaux sont de 15-53μm, 53-105μm, et peuvent être étendues jusqu'à 105~150μm dans certains cas. Cette gamme de tailles de particules à utiliser dépend des différentes sources d'énergie des imprimantes à métaux. Les imprimantes qui utilisent un laser comme source d'énergie, en raison de son point de focalisation fin et de la relative facilité avec laquelle il peut faire fondre des poudres fines, et la gamme de taille de 15~53 μm de poudre est adaptée à l'utilisation. Un faisceau de plasma peut être utilisé comme source d'énergie pour l'imprimante lors de la fusion de poudres grossières et utilise des poudres de 53-105 μm.

La rondeur est la mesure de la proximité des particules de poudre métallique par rapport à un cercle et sa plage va de 0 à 1, les sphères parfaites ayant une valeur de 1. La fluidité est la capacité d'une substance à s'écouler facilement et sa valeur est déterminée à partir du temps nécessaire pour qu'une certaine masse de poudre métallique s'écoule à travers un outil de mesure doté d'une ouverture spécifiée (s/50g). En règle générale, plus la valeur de la rondeur est élevée, meilleure est la fluidité des particules de poudre. Cela signifie qu'il est plus facile de contrôler la répartition et l'alimentation de la poudre pendant l'impression 3D de métal, et donc d'obtenir des pièces de meilleure qualité d'impression.

Analyse granulométrique de la poudre d'alliage de nickel

Les produits métalliques imprimés en 3D sont de haute qualité lorsque les petites et grandes particules de la poudre métallique sont mélangées dans des proportions appropriées. D'après l'introduction ci-dessus, il est très important de détecter la taille et la distribution des particules de poudre métallique. À l'heure actuelle, l'analyseur laser de la taille des particules est généralement utilisé pour détecter la taille et la distribution de ces poudres métalliques. Le test suivant concerne la poudre d'alliage de nickel.

Figure 1. Diagramme de distribution de la taille des particules d'un échantillon unique d'alliage de nickel

Figure 2. Analyse granulométrique de l'échantillon d'alliage de nickel dans le Bettersizer 2600

Analyse de la rondeur de la poudre d'alliage de nickel

La poudre sphérique ou sub-sphérique a une bonne fluidité, elle est donc beaucoup moins susceptible de boucher le système d'alimentation en poudre pendant le processus d'impression. De plus, la poudre sphérique est plus facile à étaler en une fine couche, ce qui améliore la précision des dimensions et la qualité de la surface des pièces imprimées en 3D. En outre, la densité et l'uniformité des pièces sont améliorées, ce qui fait des poudres sphériques la matière première préférée pour l'impression 3D. Voici l'analyse de la rondeur de la poudre d'alliage de nickel.

Figure 3. Image de l'échantillon d'alliage de nickel dans la mesure BeVision S1

Figure 4. Analyse de la circularité de l'échantillon d'alliage de nickel dans la mesure BeVision S1

Conclusion

Certains signes montrent que l'impression 3D fait l'objet d'une attention particulière de la part des fabricants industriels à l'échelle mondiale. Au fur et à mesure que la technologie de l'impression 3D mûrit et se développe, de plus en plus d'applications sont découvertes chaque semaine pour répondre au mieux aux besoins personnalisés de chaque consommateur. Pour certaines pièces particulièrement complexes, difficiles à traiter et ne nécessitant pas de production de masse, l'impression 3D présente un avantage concurrentiel important. Pour conserver cet avantage concurrentiel, il est indispensable de contrôler la distribution et la rondeur des particules afin de fournir un produit de meilleure qualité dans le cadre de la fabrication additive.