Accueil > Glossaire de la fabrication additive métallique (impression 3D métal)
Glossaire de la fabrication additive métallique (impression 3D métal)
Qu’est-ce-que la fabrication additive (impression 3D) ?
La fabrication additive, connue du grand public sous le nom d’impression 3D, est un procédé de fabrication d’un object physique à partir d’un modèle 3D découpant le volume de la pièce en un empilement de couches d’un matériau. Elle contraste, en ce sens, avec des procédés de fabrication tels que l’usinage, qui est une technique soustractive impliquant de supprimer de la matière pour créer un élément fini.
La fabrication additive n’est pas le seul procédé fonctionnant par ajout de matière : la fonderie, le MIM (metal injection moulding) ou le frittage de poudre en sont également. Mais elle est le seul procédé qui passe par une décomposition en couches de l’objet à fabriquer.
Glossaire
A
Acier
L’acier est un alliage à base de fer additionné d’un faible pourcentage de carbone (de 0,008 à environ 2,1 % en masse).
Acier faiblement allié
Acier allié dans lequel la teneur d’aucun élément d’addition ne dépasse 5 %.
Acier inoxydable
Aciers auxquels on ajoute du chrome et d’autres éléments, notamment du nickel, mais aussi parfois du molybdène et du vanadium, afin d’améliorer la résistance à la corrosion. Les aciers inoxydables les plus courants en fabrication additive sont le 316L, le 15-5PH et le 17-4PH.
Acier maraging
Aciers obtenus par un revenu après trempe leur permettant de conjuguer une importante résistance et dureté tout en gardant une bonne ductilité. Ils se distinguent notamment par le fait que leur résistance n’est pas due uniquement à leur teneur en carbone, mais est liée à la présence de précipités intergranulaires. Maraging est un mot-valise de « martensitic ageing », c’est-à-dire maturation de la martensite.
Alliage métallique
Un alliage est une combinaison d’un métal avec un ou plusieurs autres éléments. Un métal pur a des caractéristiques mécaniques relativement médiocres. Le fait d’ajouter d’autres éléments permet de « durcir » (augmenter les caractéristiques mécaniques) et/ou de modifier les caractéristiques chimiques des métaux (en particulier leur comportement à la corrosion), ou d’améliorer d’autres caractéristiques (facilité de mise en oeuvre, coulabilité, par exemple).
Alliages ferreux
Les alliages ferreux sont la fonte et l’acier.
Alliages légers
Les alliages légers sont des alliages d’aluminium ou de magnésium.
Alliages non ferreux
Les alliages non ferreux sont des alliages d’aluminium, de cuivre, de zinc, de titane, de nickel, de magnésium…
Aluminium
L’aluminium est un métal très utilisé sous la forme d’alliages du fait de sa légèreté, de sa résistance à la corrosion, de sa recyclabilité et de son abondance dans la croûte terrestre. L’alliage d’aluminium le plus courant en fabrication additive est l’AlSi10Mg
Anisotropie
Caractéristique d’une matière dont les propriétés ne sont pas les mêmes dans toutes les directions. La fabrication additive crée des produits dont le matériau est anisotrope.
B
Bronze
Alliage de cuivre et d’étain comportant éventuellement diverses additions.
C
Conception assistée par ordinateur (CAO)
Ensemble des logiciels et des techniques de modélisation qui permettent de concevoir et de tester virtuellement des produits manufacturés.
Conductivité thermique
Aptitude d’un matériau à transmettre la chaleur.
Conductivité électrique
La conductivité électrique est l’aptitude d’un matériau à laisser les charges électriques se déplacer librement, autrement dit à permettre le passage du courant électrique.
Couche d’impression 3D
Section (tranche) mince et plane de l’objet en cours de création. Avant d’être imprimé, un objet est découpé en couches successives pour être ensuite fabriqué de manière ordonnée, avec chacune des couches adhérant à la précédente.
Cupro-aluminium
Alliage de cuivre et d’aluminium contenant en général 8 à 12 % d’aluminium avec ou sans addition d’autres éléments tels que le fer, le manganèse et le nickel.
Cupro-nickel
Alliage essentiellement composé de cuivre et de nickel.
D
Densité
Nombre décimal représentant le rapport entre la masse volumique du corps et la masse volumique du corps de référence dans des conditions bien déterminées. Le corps de référence est l’eau pour les solides et les liquides et l’air pour les gaz.
Dépôt direct de métal (Direct Metal Deposition – DMD aussi appelée projection de poudre)
Technologie de fabrication alternative au lit de poudre utilisant un laser pour fondre la poudre métallique. Une buse d’alimentation propulse la poudre directement dans le faisceau du laser.
Ductilité
Propriété d’un matériau qui peut subir une déformation permanente sans rupture ni crique sous l’effet d’un effort de traction.
Durabilité
Aptitude d’un produit à perdurer.
E
Épaisseur de couche
Hauteur de chaque couche (ajout de matière) dans les procédés de fabrication additive basés sur l’empilement de couches. Il s’agit d’une des caractéristiques techniques essentielles d’une imprimante 3D, l’épaisseur de couche équivalant à la résolution selon l’axe vertical de fabrication.
Eutectique
Microstructure d’un alliage métallique constituée d’un fin agrégat de 2 phases (se solidifiant à une température précise).
F
Fab’add’
Voir Fabrication additive.
Fab Lab (contraction de FABrication LABoratory)
Lieu collaboratif de fabrication numérique, ouvert au public, équipé de machines contrôlées par ordinateur et animé par une communauté d’entraide. Pour mériter le label de Fab Lab, le lieu doit respecter la charte instaurée par le MIT.
Fabrication additive (ou impression 3D)
Procédés permettant de recréer physiquement des objets 3D, décrits par des modèles de conception assistée par ordinateur (CAO). La fabrication additive est réalisable dans de nombreux matériaux (métal, céramique, résine, plastique…) et ceci sans outillage, sans partir d’un bloc de matière première, et dans un temps de mise en œuvre beaucoup plus court que la fabrication par les techniques classiques.
Fichier AMF (Additive Manufacturing File)
Format de fichier open source d’impression 3D qui se positionne comme concurrent du format standard STL.
Fichier STL (Standard Tessellation Language)
Format standard de fichier numérique utilisé dans la plupart des technologies de fabrication additive. Il fut initialement développé par 3D Systems.
Fonction de service
Action demandée à un produit, ou réalisée par lui, afin de réaliser une partie du besoin d’un utilisateur donné ; les fonctions de service sont soit des fonctions d’usage, soit des fonctions d’estime.
Fonction d’estime
En analyse fonctionnelle, fonction de service liée aux goûts des utilisateurs, donc perçue différemment suivant l’utilisateur du produit.
Fonction d’usage
En analyse fonctionnelle, fonction de service liée à l’utilisation du produit, donc perçue indifféremment quel que soit l’utilisateur du produit.
Frittage sélectif par laser (Selective Laser Sintering – SLS)
Technique de fabrication additive consistant à « souder » entre elles (fritter) de fines particules (plastique, métal, céramique…) à l’aide d’un laser. Une fois que l’imprimante 3D a déposé une fine couche de poudre dans son bac d’impression, le laser fritte les particules entre elles pour former une section de l’objet. Le bac d’impression est ensuite déplacé légèrement vers le bas (d’une épaisseur de couche) et le procédé est répété jusqu’à finaliser l’objet.
Fusion par faisceau d’électrons (Electron Beam Melting – EBM)
Procédé d’impression 3D, développé par Arcam AB, basé sur le principe de fusion d’un lit de poudre métallique par un faisceau d’électrons. Ce procédé a pour particularité d’être réalisé sous vide, ce qui limite les phénomènes d’oxydation et d’utiliser une enceinte chauffée, ce qui limite les contraintes résiduelles dans le matériau.
Fusion sélective par laser (Selective Laser Melting – SLM)
Technique de fabrication additive consistant à faire fondre puis solidifier de fines particules (plastique, métal, céramique…) à l’aide d’un laser. Une fois que l’imprimante 3D a déposé une fine couche de poudre dans son bac d’impression, le laser fait fondre les particules pour former une section de l’objet. Le bac d’impression est ensuite déplacé légèrement vers le bas (d’une épaisseur de couche) et le procédé est répété jusqu’à finaliser l’objet.
H
Hastelloy®
Hastelloy® est une marque déposée de Haynes International, Inc., désignant différents superalliages de métaux, les plus couramment utilisés étant l’Hastelloy® B pour les millieux acides non oxydants et l’Hastelloy® C pour les millieux acides oxydants. En fabrication additive, l’Hastelloy® X est utilisé pour sa combinaison exceptionnelle de résistance à l’oxydation, sa facilité de mise en oeuvre et sa résistance à haute température.
I
Imprimante 3D
Machine qui permet de fabriquer, couche par couche, un objet réel à l’aide de sa description dans un fichier 3D.
Inconel®
Inconel® est une marque déposée de Special Metals Corporation, désignant différents superalliages de métaux, les plus couramment utilisés étant l’Inconel® 600, l’Inconel® 625 (NiCr22Mo9Nb), et l’Inconel® 718 (NiCr19Fe19Nb5Mo3).
Inox
Voir Acier inoxydable.
Intégration de fonctions
Aptitude d’un procédé à réaliser en une seule opération une pièce sans faire appel à des techniques d’assemblage comme le soudage. Il en résulte que l’objet intègre de nombreuses fonctions.
Intermétallique
Voir Composé intermétallique.
Isotrope
Qualifie une matière dont les propriétés sont les mêmes dans toutes les directions.
L
Laiton
Alliage de cuivre et de zinc.
Lattice
Voir Structure lattice.
M
Métallurgie des poudres
Partie de la métallurgie traitant de la production des poudres de métaux ou d’alliages ainsi que de la fabrication d’objets métalliques à partir de ces poudres par application de procédés de mise en forme et de frittage.
Modélisation 3D
Technique consistant à reproduire ou à créer un objet 3D de manière virtuelle sur un ordinateur. Dans le domaine de l’impression 3D, l’obtention du fichier 3D (créé par modélisation 3D ou par le biais d’un scan 3D) d’un objet est indispensable pour sa fabrication.
Module d’Young
Le module d’Young est la contrainte mécanique qui engendrerait un allongement de 100% de la longueur initiale d’un matériau (il doublerait donc cette longueur), si on pouvait l’appliquer réellement : dans les faits, le matériau se déforme de façon permanente, ou se rompt, bien avant que cette valeur soit atteinte. Un matériau dont le module d’Young est très élevé est dit rigide.
O
Oxydation
Dans le langage courant, l’oxydation est la réaction chimique dans laquelle un composé se combine avec un ou plusieurs atomes d’oxygène. Par exemple l’oxydation du fer produit la rouille : 4Fe + 3O2 → 2 Fe2O3.
P
Parachèvement
On désigne par parachèvement toutes les opérations de finition des pièces.
Plateau d’impression (ou lit d’impression)
Surface plate de l’imprimante 3D sur laquelle l’objet fabriqué repose durant l’impression en 3D. Dans certains procédés d’impression 3D, ce plateau est chauffant.
Prototypage rapide
Fabrication rapide de modèles et de prototypes d’après des modèles CAO d’objets 3D, dans un temps plus court qu’avec les procédés de fabrication classiques.
R
Recyclabilité
Aptitude d’un produit à être recyclé.
Résilience
La résilience est la résistance d’un matériau à un choc.
Résistance à la compression
Contrainte maximale en compression qu’un corps peut supporter sans se rompre ou sans présenter une déformation supérieure à une valeur fixée à l’avance.
Résistance à la fatigue
Résistance d’un matériau à la rupture sous l’effet de sollicitations répétées.
Résistance à la traction
La résistance à la traction est la charge, rapportée à l’unité de section, sous laquelle se rompt une pièce de forme appropriée soumise à un effort de traction suivant son axe de symétrie.
Retrait
Différence de dimension linéaire entre le modèle et la pièce imprimée.
Rigidité
Résistance d’un matériau à la déformation.
S
Sablage
Sous la dénomination de sablage, on entend une technique industrielle permettant le nettoyage des surfaces en utilisant un abrasif projeté à grande vitesse, à l’aide d’air comprimé au travers d’une buse, sur le matériau à décaper.
Scanner 3D
Appareil d’acquisition et de numérisation 3D qui permet de collecter des informations sur un objet physique, notamment sur sa forme et sa texture. Le scanner 3D est fréquemment utilisé pour créer des fichiers 3D notamment en vue d’une impression 3D.
Structure lattice
Structure alvéolaire (treillis), souvent en nid d’abeille, réalisée en fabrication additive.
Superalliage
Alliage métallique présentant une excellente résistance mécanique, une bonne résistance au fluage à haute température (typiquement 0,7 à 0,8 fois sa température de fusion), une bonne stabilité surfacique et une bonne résistance à la corrosion et à l’oxydation. La base du superalliage est le métal constituant principal : le nickel, le cobalt ou le fer. On y ajoute des éléments chimiques tels que le chrome, le molybdène, le tungstène, l’aluminium, le titane, le tantale, le vanadium…
Supports d’impression 3D
Artifices de fabrication destinés à maintenir des sections en porte-à-faux de la pièce en cours de fabrication. Leur forme dépend du matériau et de la technologie utilisée. Ils permettent d’éviter que certaines couches ne s’effondrent.
T
Ténacité
C’est la résistance à la formation et surtout à la propagation de fissures.
Titane
Le titane est un métal de transition léger, résistant à la corrosion, à l’érosion et au feu. Il est biocompatible et a des propriétés mécaniques intéressantes (résistance, ductilité, fatigue, etc.). L’alliage de titane le plus courant en fabrication additive est le Ti6Al4V (aussi désigné TA6V soit titane + 6 % aluminium + 4 % vanadium) qui est très utilisé dans l’industrie aéronautique.
Traitement de surface
Terme général désignant une modification structurale superficielle des surfaces : traitement thermique de surface, traitement d’apport (par diffusion d’un métal ou d’un métalloïde), traitement de conversion (par la formation d’un composé nouveau).
U
Usinage
L’usinage est une famille de techniques de fabrication ou de finition de pièces mécaniques. Le principe de l’usinage est d’enlever de la matière afin de donner à la pièce brute la forme voulue, à l’aide d’une machine-outil. Par cette technique, on obtient des pièces d’une grande précision.
Usinabilité
Aptitude d’un matériau à se prêter à une mise en forme par un outil coupant, avec formation de copeaux, en vue d’obtenir des pièces ayant des cotes macro-géométriques et micro-géométriques imposées dans la limite de tolérances déterminées.
Z
Zamak
Le Zamak est un alliage de zinc, d’aluminium et de magnésium et parfois de cuivre. Son nom est un acronyme des noms allemands des métaux qui le composent : Z pour Zink (zinc), A pour Aluminium, MA pour Magnesium et K pour Kupfer (cuivre).