Robots vs CNC pour la fabrication additive métallique automatisée

Par David Alatorre, directeur technique, Rivelin Robotics

L'utilisation de la fabrication additive métallique a révolutionné l'industrie manufacturière, permettant la création de pièces complexes et complexes de manière plus rapide et plus rentable. Cependant, le post-traitement essentiel de ces pièces introduit des contraintes de temps et financières sur le coût global par pièce qui peuvent annuler complètement les avantages de la fabrication additive. Le retrait du support est la première étape critique du post-traitement des pièces métalliques de FA, et c'est une étape difficile. Aujourd'hui, les supports sont toujours essentiels à la fidélité des pièces pendant le processus de fabrication, mais ils doivent être retirés pour obtenir le produit fini requis avec la forme, les caractéristiques et les tolérances souhaitées.

Bien que le retrait manuel des supports soit toujours le statu quo pour de nombreuses applications de fabrication additive métallique, cet article abordera la transition vers des solutions automatisées de retrait (et de finition) des supports et examinera les avantages et les inconvénients de l'utilisation de systèmes à commande numérique par ordinateur (CNC) par rapport à la polyvalence et fiabilité des robots.

Soutenir ou ne pas soutenir ? Il existe un argument selon lequel le problème de la suppression du support dans la fabrication additive sera finalement résolu par ce que l'on appelle l'impression sans support. Bien entendu, ce serait l’objectif ultime : permettre une liberté de conception totale avec une efficacité optimisée des ressources, les matières premières et l’énergie étant utilisées uniquement pour fabriquer la pièce finale et non les supports.

Malheureusement, le secteur de la FA n’en est pas encore là, et même si les soutiens sont minimisés grâce à la conception, ils restent – ​​et seront dans un avenir prévisible – une nécessité. Minimiser la quantité de matériaux et d'énergie utilisée pour les supports est la bonne chose à faire dans presque toutes les situations, mais cela peut également compromettre la liberté de conception et nuire à la fonctionnalité souhaitée de la pièce d'utilisation finale, qui peut, par exemple, devoir être conçue. avec des cavités remplies ou des surplombs entraînant une perte de légèreté. Les conceptions génératives peuvent également être inutilement contraintes pour obtenir les angles nécessaires à des supports réduits.

L’accent mis sur la réduction du soutien peut également affecter l’efficacité des processus. Par exemple, les pièces longues peuvent devoir être construites dans une orientation spécifique et occupent donc une plus grande partie de la plaque de construction, et les constructions empilées peuvent devenir peu pratiques en raison des structures de support interconnectées.

En bref, même si nous devrions toujours nous efforcer d'obtenir moins de support, ils restent actuellement un outil nécessaire pour les applications de fabrication additive les plus complexes.

Post-traitement manuel Étonnamment, la suppression manuelle du support reste aujourd’hui le processus de choix pour la majorité des utilisateurs AM. Il faut des techniciens hautement qualifiés pour retirer les supports avec toutes sortes d’outils manuels traditionnels. Les Dremels sont également utiles. Il a fait ses preuves, mais nécessite des compétences, de la résolution de problèmes et de la créativité. Il peut être bien adapté aux environnements de production à forte mixité et à faible volume.

Cependant, le retrait manuel du support prend également beaucoup de temps, demande beaucoup de travail et est compliqué, avec des poussières toxiques nécessitant un EPI ou des environnements protégés. Les risques d’inflammation et d’explosion de poudre ainsi que les microtraumatismes répétés sont des problèmes courants. De plus, il n'est pas reproductible avec précision, la variabilité d'une personne à l'autre et même d'une équipe à l'autre entraînant des problèmes de contrôle de qualité et une augmentation du taux de rebut. Il est également difficile de le faire évoluer si la demande de pièces de fabrication additive commence à augmenter de manière significative.

Automatisation Des progrès ont été réalisés dans les solutions d'automatisation du post-traitement des pièces métalliques de fabrication additive. La plus courante a été l’utilisation de fraiseuses CNC, une technologie éprouvée pour diverses applications de fabrication, y compris une approche hybride de la fabrication additive. Ils sont indéniablement précis et reproductibles. Cependant, ce n’est pas parce qu’une solution est courante et qu’elle a fait ses preuves dans certains domaines que c’est toujours la meilleure solution.

La CNC peut bien fonctionner si la pièce en question a des tolérances serrées et où la planéité, la circularité, la concentricité ou les dimensions doivent être de quelques microns près. Il s'agit également de la technologie privilégiée pour le retrait des supports dans les grandes séries où les géométries sont simples ou se prêtent à un montage facile dans quelques orientations seulement. De même, cela peut convenir aux impressions où le retrait de la plate-forme avec une EDM CNC prend en charge la majorité du support.