Entrer dans la nouvelle ère de la fabrication additive avec la mise en forme des faisceaux

15 AVRIL 2025 | Temps de lecture : 5 min

Le secteur de la fabrication additive métallique (FA) s'apprête à entrer dans une nouvelle ère, où les gains de productivité et d'efficacité ne seront plus limités par les profils de faisceau gaussiens traditionnels. Au contraire, la technologie de mise en forme dynamique du faisceau, rendue possible par l'innovation laser nLIGHT AFX®, va repousser les limites et redéfinir ce qui est possible.

Pour FA qui utilisent les solutions métalliques EOS et AMCM, cette innovation n'est pas seulement une avancée technique : c'est un avantage concurrentiel. La mise en forme du faisceau permet d'augmenter la productivité, d'améliorer la stabilité du processus et d'élargir les possibilités en matière de matériaux. Mais comment cela fonctionne-t-il, et en quoi est-ce important ? Voyons cela de plus près.

La révolution de la mise en forme des faisceaux : Plus que des lasers supplémentaires

L'industrie cherche depuis longtemps à accroître sa productivité en augmentant le nombre de lasers dans les systèmes de FA Si cette méthode permet d'augmenter les cadences de production, elle accroît également les coûts d'exploitation et la complexité de la maintenance. La mise en forme du faisceau offre une autre approche, en améliorant l'efficacité des lasers et en élargissant les fenêtres de traitement sans augmenter le coût de possession.

Principaux avantages du façonnage de faisceaux dans l'FA métallurgique

1. Une productivité accrue sans sacrifier la qualité : Des études ont confirmé que la mise en forme des faisceaux permettait des gains de productivité tangibles. Des recherches sur l'Inconel 718 ont démontré une augmentation de 23 % du taux de construction par rapport aux faisceaux gaussiens, tandis que le traitement de l'acier inoxydable 316L a été accéléré par un facteur de deux grâce à des distances de hachurage plus grandes et à des vitesses de balayage plus élevées.
2. Amélioration de la stabilité du processus et réduction des éclaboussures : L'un des plus grands défis de la fusion sur lit de poudre par faisceau laser (PBF-LB) FA est la génération de projections, qui contaminent les lits de poudre et réduisent la durée de vie des filtres. Une étude du Fraunhofer IAPT a montré que l'utilisation d'un profil de faisceau en forme d'anneau réduisait la suie et les éclaboussures de 75 %, ce qui permettait d'obtenir des constructions plus propres et de réduire les déchets de matériaux.
3. Traitement de matériaux difficiles à souder : La mise en forme par faisceau permet de traiter des matériaux auparavant difficiles à souder, notamment les superalliages à base de nickel, les aciers à outils, certains alliages d'aluminium et les métaux réfractaires. Cela ouvre la voie à de nouvelles applications dans les domaines de l'aérospatiale, de la défense et de l'outillage industriel, où les propriétés des matériaux avancés sont essentielles.
4. Qualité constante des pièces et réduction du post-traitement : En stabilisant le bain de fusion, la mise en forme du faisceau minimise la variabilité d'une pièce à l'autre et permet un meilleur contrôle de la microstructure. Une étude de l'Université technique de Munich sur l'acier inoxydable 316L a montré qu'un profil de faisceau annulaire élargissait considérablement la fenêtre de traitement, ce qui permet une plus grande flexibilité tout en conservant des pièces de haute densité. Cela signifie également moins d'étapes de post-traitement, ce qui réduit directement les coûts de production.
5. Rentabilité grâce à l'allongement de la durée de vie de la poudre et des filtres : comme l'a constaté EOS lors de ses propres recherches sur l'IN718, la mise en forme du faisceau a permis de réduire les pertes de poudre jusqu'à 70 % et la formation de condensats de 60 %, ce qui a directement amélioré l'utilisation du matériau et réduit la fréquence des interventions de maintenance. Pour les clients d'EOS, cela se traduit par une baisse des coûts liés aux consommables, une diminution des temps d'arrêt et une utilisation plus efficace des poudres métalliques de grande valeur, garantissant ainsi un retour sur investissement plus rapide.

L'importance pour les clients d'EOS

Pour les fabricants qui utilisent les solutions métalliques EOS et AMCM, l'intégration de la technologie de mise en forme du faisceau se traduit par des cycles de production plus rapides, une meilleure utilisation des matériaux et une réduction des coûts globaux, sans qu'il soit nécessaire de recourir à des systèmes multilasers coûteux.

« Grâce à la technologie de pointe des lasers nLIGHT AFX, EOS Metal Solutions redéfinit l'avenir de la fabrication additive. Nous repoussons les limites de l'innovation en matière de matériaux, en augmentant considérablement la vitesse de production et en atteignant des niveaux de précision qui semblaient autrefois impossibles. »
Sebastian Becker, responsable de la gestion des produits métalliques chez EOS

De plus, l'intégration transparente est un avantage clé pour les clients d'EOS. La mise en forme des faisceaux est conçue pour fonctionner dans le cadre des flux de travail EOS existants, ce qui signifie qu'elle peut être mise en œuvre sans requalification approfondie. 

Cela garantit une transition facile vers une productivité accrue et une meilleure qualité des pièces, tout en tirant parti de vos connaissances et de votre infrastructure existantes.

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Le livre blanc d'EOS sur la mise en forme des faisceaux dans la fabrication additive fournit des informations approfondies, les meilleures pratiques et des résultats de recherche sur cette technologie qui change la donne. Que vous cherchiez à améliorer la productivité, la stabilité du processus ou les capacités des matériaux, la mise en forme des faisceaux est la prochaine évolution de la FA.

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