Selective Laser Sintering
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Le procédé SLS est une technique de prototypage rapide par frittage laser selectif sans phase liquide. Il est utilisé pour créer des objets 3D, strate par strate, à partir de poudres qui sont frittées ou fusionnées grâce a l'energie d'un laser de forte puissance, comme un laser CO2. Grâce à la variété des materiaux pouvant être utilisés par ce procédé, une large gamme d'applications est possible. De l'aerospatial à l'électronique en passant par l'automobile, les entreprises à travers le monde utilisent SLS pour accélérer la conception, le développement et l'introduction sur le marché de nouveaux produits.
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[modifier] Historique
Un procédé similaire a SLS a été inventé par R.F. Housholder qui a breveté le concept en 1979 mais ne l'a jamais commercialisé.
SLS a, quant a lui, été développé et breveté par Dr. Carl Deckard de l'Université du Texas a Austin dans le milieu des années 1980 et a été patenté a DTM Corporation a Austin au Texas. En 2001, 3D Systems a récupéré DTM Corporation ; il produit et vend maintenant des systèmes SLS et des poudres SLS a travers le monde.
Un autre fabriquant d'equipements SLS est EOS GmbH de Munich en Allemagne. Il avait commencé par produire des machines pour la stéréolythographie mais est maintenant exclusivement spécialisé dans la technologie SLS.
[modifier] Principe
Les prototypes SLS sont fabriqués à partir de poudre de materiaux qui sont selectivement frittés (chauffés et fusionnés) par un laser de forte puissance.
La machine est composée d'une chambre de construction sur un piston de fabrication, entourée a gauche et a droite par deux pistons fournissant la poudre, d'un puissant laser, et d'un rouleau pour etaler la poudre. La chambre doit être maintenue a une temperature constante pour eviter les deformations.
Le process commence par un fichier 3D de CAO qui est découpé en sections 2D. Le piston de fabrication est remonté au maximum tandis que les pistons fournissant la poudre sont a leur point le plus bas. Le rouleau etale la poudre en une couche uniforme sur toute la chambre. Le laser trace alors la section 2D sur la surface de la poudre, la frittant ainsi. Le piston de fabrication descend de l'epaisseur d'une strate tandis qu'un des piston d'approvisionnement en poudre monte (ils alternent : une fois sur deux celui de gauche). Une nouvelle couche de poudre est etalée sur tout la surface par le rouleau, et le processus se repete jusqu'à ce que la pièce soit terminée.
La pièce doit ensuite être retirée précautionneusement de la machine et nettoyée de la poudre non frittée qui l'entoure.
Il existe d'autres machines ou la poudre n'arrive pas par le bas grâce a des piston, mais par le haut. Cette methode permet de gagner du temps car on n'est alors pas obligé d'arreter la fabrication des pièces pour reapprovisionner la machine en poudre.
Si la pièce est destinée au moulage a cire perdue, elle doit ensuite subir une infiltration de cire pour la rendre moins fragile. Après sechage, elle est placée sur un arbre de moulage autour duquel on coule de la ceramique. Lorsque celle-ci est dure, on place le moule dans un four, la cire fond et on obtient le moule souhaité. Il reste a y couler un metal en fusion, le laisser refroidir, briser le moule, recuperer la pièce, couper l'arbre et traiter la surface. La pièce finie est la.
[modifier] Matériaux
SLS peut produire des pièces en utilisant une large palette de poudres de différents materiaux disponibles sur le marché, dont des polymeres (nylon, polystyrene...), metaux (acier, titane, alliages...) et autres.
En fonction du matériaux utilisé, les propriétés de la pièce produite different.
[modifier] Applications
En fonction des materiaux, les pièces obtenues peuvent être utilisées telles quelles ou bien comme matrices pour du moulage a cire perdue.
[modifier] Avantages et inconvénients
Avantages :
- Ne necessite pas de sechage des pièces après fabrication, excepté pour la ceramique.
- Les pièces peuvent le plus souvent être construites sans une structure-support en plus.
- Les pièces d'une certaine gamme de materiaux peuvent être obtenues directement.
Inconvénients :
- La surface des pièces est poreuse et la finition de surface peut être grossiere.
- Les machines peuvent prendre du temps à chauffer pour atteindre la température de fabrication, et à refroidir ensuite.
- Le moulage à la cire perdue necéssite une bonne qualité de surface pour être parfaitement hermétique.
- Les pièces peuvent se deformer de facon significative.
