Comprendre le taux de renouvellement dans l'impression 3D SLS

Les imprimantes 3D à frittage sélectif par laser (SLS) de la série Fuse permettent aux clients de fabriquer des pièces de qualité industrielle en interne, de mieux contrôler leurs chaînes d'approvisionnement, d'accélérer la mise sur le marché, de raccourcir leurs cycles itératifs et de réduire le coût par pièce. 

L'une des principales caractéristiques de la série Fuse qui aide les entreprises à atteindre ces objectifs est le taux de renouvellement réglable.Le taux de renouvellement désigne le rapport entre la poudre neuve et la poudre recyclée qui sont utilisées par chaque imprimante de la série Fuse pour créer efficacement des pièces de la plus haute qualité. Bien que chaque poudre SLS de Formlabs ait un taux de renouvellement recommandé, les clients peuvent légèrement modifier leur taux de renouvellement pour qu'il corresponde au mieux à leurs propres flux de travail et priorités.

Dans cet article, nous vous expliquons ce qu’est le taux de renouvellement, ce qu’il signifie pour votre processus d’impression avec les imprimantes 3D de la série Fuse, et comment la Fuse Sift et PreForm rendent le recyclage de la poudre plus facile que jamais.

Les imprimantes 3D SLS sont capables d'imprimer avec un mélange de poudre neuve et de poudre recyclée provenant d'impressions précédentes. Le taux de renouvellement recommandé est le pourcentage de la nouvelle cartouche qui est « rafraîchie » avec de la poudre neuve et non utilisée. La première impression de chaque utilisateur sera par exemple constituée de poudre entièrement neuve, avec un taux de renouvellement de 100 %, tandis qu'une impression constituée de poudre entièrement recyclée aura un taux de renouvellement de 0 %. 

Recycler la poudre usagée permet de réduire le gaspillage et de rendre votre processus plus efficace. Plus le taux de renouvellement est faible, plus le coût par pièce est bas ; mais l'utilisation de poudre recyclée sur un trop grand nombre de cycles peut entraîner une dégradation des propriétés du matériau. Par conséquent, chaque utilisateur doit déterminer le taux de renouvellement pour chaque nouvelle cartouche en fonction de plusieurs facteurs.

Pour décider du taux de renouvellement à utiliser, il vous faut tenir compte de plusieurs facteurs. 

La densité d'agencement, c'est-à-dire la proximité des pièces dans la chambre de fabrication, a une incidence sur la quantité de poudre non frittée. La poudre non frittée sera ensuite recyclée lors du post-traitement, puis mélangée dans une nouvelle cartouche. 

Afin de réduire au maximum le gaspillage, la densité d'agencement et le taux de renouvellement doivent être aussi proches que possible. Par exemple, si la densité d'agencement indiquée dans PreForm est de 30 %, un taux de renouvellement de 30 % n'entraînera aucun excédent de matériau utilisé. Dans ce cas, toute la poudre frittée sera remplacée par de la poudre neuve pour votre prochaine impression. En veillant au taux de renouvellement de votre poudre et à la densité d'agencement de vos impressions, vous pourrez mieux utiliser votre poudre et minimiser vos coûts par pièce. 

Le taux de renouvellement a également un impact sur certains détails cosmétiques. Si la poudre est recyclée plusieurs fois et que les impressions sont programmées avec des taux de renouvellement inférieurs à ceux recommandés, il peut y avoir des variations de surface sur les pièces. Un taux de renouvellement plus élevé permet d'obtenir une finition de surface lisse et des détails plus fins. 

Pour obtenir des pièces impeccables avec des détails fins et des surfaces parfaitement lisses, nous conseillons aux utilisateurs de respecter le taux de renouvellement recommandé.

En revanche, si votre objectif est de produire des pièces fonctionnelles qui ne doivent pas être parfaites d'un point de vue esthétique, il est possible de réaliser plusieurs cycles avec un taux de renouvellement légèrement inférieur pour recycler davantage de poudre et réduire le coût par pièce. 

Ce taux de renouvellement personnalisable permet aux utilisateurs de différents secteurs de choisir le flux de travail qui leur convient le mieux. Un ingénieur qui doit régulièrement fabriquer des centaines de petites couvertures magnétiques choisira une densité d'agencement et un taux de renouvellement plus élevés (plus de poudre neuve que de poudre recyclée) car il ne lui restera que peu de poudre non frittée : il n'y aura donc pas de gaspillage.

Dans un autre exemple, un concepteur de produits ne doit imprimer qu'une seule grande pièce par semaine. La densité d'agencement est faible (il restera beaucoup de poudre non frittée autour de la pièce), et il n'a besoin que d'un prototype grossier. Le choix d'un taux de renouvellement plus faible (plus de poudre recyclée que de poudre neuve) lui permettra alors de profiter des propriétés du matériau et d'utiliser toute la poudre recyclée lors d'une impression précédente, sans devoir s'inquiéter des problèmes cosmétiques qui peuvent être résolus en post-traitement. 

Formlabs recommande un taux de renouvellement minimum pour chaque matériau SLS afin de garantir des pièces de haute qualité à chaque impression. Les clients peuvent essayer des taux de renouvellement légèrement inférieurs afin d'optimiser le coût par pièce pour leur flux de travail spécifique.

Le tableau suivant montre les résultats obtenus avec différents taux de renouvellement pour chaque matériau SLS de Formlabs. Bien qu'il ne soit jamais recommandé de n'utiliser que de la poudre recyclée (c'est-à-dire un taux de renouvellement de 0 %), les utilisateurs peuvent varier leur taux de renouvellement de 10 à 20 % par rapport au ratio recommandé. 

Choisir un taux de renouvellement adapté à votre flux de travail peut être difficile ; il peut également changer en fonction des projets. Formlabs a créé des outils d'aide dans PreForm, Dashboard, et sur la Fuse Sift.

Après avoir chargé un fichier dans PreForm, le logiciel vous montrera les quantités de poudre frittée et non frittée ainsi que la densité d'agencement estimées pour votre tâche d'impression. La densité d'agencement est calculée en fonction du pourcentage de poudre utilisée par rapport à la poudre totale requise pour l'impression, et non en fonction du volume de la pièce.À l'aide de ces données, vous pouvez modifier la densité d'agencement, ajouter plus de pièces à votre chambre de fabrication, estimer votre coût par pièce ou modifier votre taux de renouvellement pour tenir compte de la quantité de poudre recyclée. 

Formlabs s'engage à rendre le flux de travail de l'écosystème Fuse aussi efficace que possible, et met continuellement à jour son algorithme afin d'agencer les pièces plus rapidement et de manière aussi dense que possible. En comparaison avec des logiciels tiers populaires comme Materialise Magics, la fonction d'agencement de PreForm a surpassé le concurrent 23 fois sur 25, créant des configurations plus denses en moins de temps.

Pour beaucoup de systèmes SLS traditionnels, les utilisateurs doivent peser et trier manuellement la poudre pour obtenir le ratio souhaité avant l'impression. Ce processus demande beaucoup de travail et de temps, annulant ainsi les avantages du recyclage de la poudre. Formlabs a créé une solution complète avec la Fuse Sift, la station de récupération de poudre pour les imprimantes 3D SLS de la série Fuse, et la Fuse Blast, une solution de nettoyage des pièces et de sablage qui complète le flux de travail SLS. 

Après avoir terminé une impression sur une imprimante de la série Fuse, les utilisateurs retirent la chambre de fabrication et l'insèrent dans la Fuse Sift, qui distribue le cake de poudre sur une surface de travail munie d'un capot. La poudre non frittée est tamisée et tombe dans une trémie avant d'être mélangée. Les utilisateurs choisissent le taux de renouvellement souhaité sur l'écran tactile de la Fuse Sift, et la poudre neuve et usagée est dosée automatiquement dans la nouvelle cartouche. Le mélangeur situé sur le côté de la Fuse Sift peut alors recevoir et mélanger la cartouche, qui sera ensuite prête à être transférée dans l'imprimante de la série Fuse pour l'impression.

D'autres flux de travail que celui de la série Fuse utilisent le mélange de poudres, mais Formlabs a rendu le processus plus simple et plus efficace qu'avec n'importe quelle autre imprimante SLS. À chaque étape du processus d'impression et de post-traitement, les utilisateurs peuvent voir les quantités de poudre frittée et non frittée ainsi que la densité d'agencement, ce qui leur permet de choisir un taux de renouvellement adapté à leurs besoins. 

Formlabs recommande des taux de renouvellement spécifiques pour chaque matériau, mais a également mis à disposition des utilisateurs une série de taux de renouvellement légèrement inférieurs et des instructions pour bien les utiliser. Grâce à ces instructions et à la puissance de la Fuse Sift, les utilisateurs des imprimantes de la série Fuse peuvent maintenant imprimer de manière efficace et rentable.