Au-delà de la chambre de construction : Solukon sur le dépowdering automatisé pour la production d'FA

13 mai 2025 | Temps de lecture : 5 min

La fabrication additiveFA permet de plus en plus de passer du prototypage à la production à grande échelle, une transition qui exige automatisation et précision à chaque étape. Si le processus d'impression lui-même est souvent mis en avant, les étapes de post-traitement, comme l'élimination de la poudre, sont essentielles pour obtenir des pièces fiables et de haute qualité.

Dans un épisode récent de l'FA Snack Podcast, l'animateur Fabian Alefeld s'est entretenu avec Hemank Raj, un expert de Solukon, pour explorer le rôle crucial du dépowdering automatisé dans la chaîne de valeur de FA Leur discussion a permis de comprendre pourquoi ce domaine apparemment de niche est en fait la pierre angulaire de l'expansion de l'FA, en particulier pour les applications complexes dans les industries exigeantes
.

De l'attraction du marché aux solutions automatisées : L'histoire de Solukon

Le parcours de Solukon dans le domaine du dépowdering automatisé n'a pas commencé comme une entreprise spéculative, mais comme une réponse directe à un besoin du marché.

Hemank Raj explique que Solukon, initialement un bureau d'études fondé par Andreas Hartmann et Dominik Schmidt - tous deux dotés de dizaines d'années d'expérience dans la construction de machines et l'impression 3D - a été contacté par un constructeur automobile allemand de renom. Ce géant de l'automobile, qui a adopté très tôt les imprimantes 3D grand format, était confronté à d'importantes difficultés pour dépouiller des pièces complexes et de grande taille.

Ils ont mis au point la première solution automatisée, qui a rencontré un tel succès et une telle satisfaction des clients que la nouvelle s'est rapidement répandue, entraînant d'autres commandes de la part de diverses industries.

Le processus de dépowérisation automatisé : Sécurité, répétabilité et efficacité

Le cœur de l'offre de Solukon est un processus de dépoudrage automatisé "sans intervention manuelle". Il s'agit de retirer la poudre non fusionnée des pièces imprimées en 3D sans intervention manuelle, le tout dans une chambre scellée à atmosphère contrôlée. En fonction du matériau, cette chambre est remplie d'un gaz inerte comme l'azote (pour l'aluminium) ou l'argon (pour le titane) afin de garantir la sécurité. Grâce à des rotations et des vibrations programmables, les systèmes Solukon garantissent un enlèvement de la poudre complet et régulier.

Raj a souligné deux avantages essentiels par rapport aux méthodes manuelles ou semi-automatiques :

Sécurité accrue : Élimination de l'exposition de l'opérateur aux poussières métalliques potentiellement dangereuses.
Des processus fiables et reproductibles : Les pièces sont nettoyées à chaque fois selon les mêmes normes.

Auparavant, le dépoussiérage de pièces complexes comportant des canaux internes nécessitait souvent l'utilisation de vibrateurs externes dans des environnements ouverts, ce qui présentait des risques pour la santé et prenait un temps considérable, ou l'utilisation de chambres de sablage manuel dans lesquelles les opérateurs dirigeaient manuellement l'air dans les canaux. Ces méthodes n'offraient pas la sécurité, la cohérence et l'efficacité des solutions automatisées, en particulier pour les pièces de grande taille, lourdes ou dotées de canaux complexes.

Applications bénéficiant le plus du dépoussiérage automatisé

Pour de nombreux clients de Solukon, la santé et la sécurité des opérateurs sont primordiales, si bien que le dépoussiérage manuel n'est pas envisageable, même pour des pièces simples. Au-delà de la sécurité, les pièces lourdes et de grande taille, telles que celles qui atteignent 1,5 ou 1,6 mètre de hauteur et que les plus grandes machines de Solukon peuvent manipuler, sont pratiquement impossibles à dépouiller manuellement.

La construction de systèmes d'une telle envergure présente ses propres défis en matière d'ingénierie. Solukon privilégie les dispositifs "prêts à l'emploi", en concevant des machines aux dimensions restreintes pour l'expédition d'unités entières, ne nécessitant que des raccordements à l'air comprimé et à l'alimentation en gaz inerte.

Pour les pièces massives, les machines Solukon sont équipées de grandes portes s'ouvrant à 120 degrés pour l'accès des chariots élévateurs et même de toits qui s'ouvrent verticalement pour le chargement par grue.

En interne, le système de transport doit gérer d'importants volumes de poudre (car la poudre constitue souvent la majorité du poids initial) dans une atmosphère inerte, ce qui permet d'obtenir des taux élevés de récupération de la poudre - jusqu'à 99 % selon un client. Cette interface avec les systèmes de manutention des poudres est simplifiée pour le client, ne nécessitant souvent qu'une connexion à deux fils pour les capteurs afin de gérer le transfert des poudres tout en maintenant l'atmosphère inerte.

Garantir la qualité et la répétabilité : Dépouillement intelligent

L'une des principales préoccupations en matière de dépowdering est de s'assurer que tous les matériaux sont extraits, en particulier des canaux internes complexes où des particules peuvent être piégées. Solukon répond à cette préoccupation par plusieurs caractéristiques. Ses machines intègrent un Digital Factory Tool (DFT), un ensemble de capteurs qui enregistrent de nombreuses données pendant le processus de dégazage. Ces données permettent aux clients de surveiller le processus en détail, d'exporter des rapports (et même de générer des rapports sur l'empreinte carbone détaillant la consommation d'énergie et de gaz) et de garantir la répétabilité en respectant les normes établies.

La programmation des schémas de rotation et de vibration du système peut être adaptée à la complexité des pièces :

Mode manuel : Il permet à l'opérateur d'observer le flux de poudre.
Mode automatique : Suffisant pour 50 à 60 % des clients ; la machine fait tourner la pièce dans toutes les orientations possibles par vibration et excitation de la buse à haute fréquence pendant une durée déterminée.
Mode profil : Pour les géométries moins complexes, les utilisateurs peuvent programmer des angles de rotation et des commandes de vibrateur spécifiques, soit sur la machine, soit sur un ordinateur.
SPR-Pathfinder®: L'option la plus avancée, cruciale pour les pièces comportant des canaux internes complexes (par exemple, les canaux de 1,0 mm de diamètre sont désormais courants). Ce logiciel voxélise la pièce
, identifie tous les espaces vides, les remplit virtuellement avec des particules de poudre, puis calcule le chemin de sortie le plus efficace pour chaque particule, un peu comme si on vidait un stade.

Conception pour le dépouillement : Considérations critiques

Raj est tout à fait d'accord sur le fait que la conception pour le post-traitement, en particulier le dépowdering, est souvent négligée. Parmi les erreurs de conception les plus courantes, citons les canaux internes
extrêmement étroits ou aveugles, sans orifices de sortie. Les principales lignes directrices en matière de conception sont les suivantes :

Assurer des ports de sortie pour tous les canaux.
Le maintien d'un rapport longueur/diamètre (L/D) conservateur pour les canaux internes (historiquement autour de 4, bien que Solukon gère aujourd'hui des rapports beaucoup plus extrêmes).
Éviter les angles aigus dans les canaux ; opter pour des structures lisses et spiralées.
Minimiser la rugosité de la surface interne, car la poudre a tendance à adhérer aux surfaces rugueuses en raison de l'imbrication mécanique.

Le logiciel SPR Pathfinder y contribue en permettant aux concepteurs de simuler l'écoulement de la poudre dans les canaux internes avant l'impression, ce qui permet d'identifier les goulets d'étranglement dès le début du processus de conception. Solukon a réussi à dépoudrer des pièces avec des canaux d'un diamètre de 0,4 mm seulement, en utilisant souvent un excitateur ultrasonique qui fait vibrer la pièce dans la gamme des ultrasons (environ 30-38 kHz) pour briser la poudre agglomérée dans des canaux très fins sans endommager la pièce.

L'avenir : Robotique et solutions intégrées

Raj a révélé les travaux en cours pour rendre le dépoussiérage "plus automatisé, plus intelligent", y compris la mise en œuvre d'un bras robotique à l'intérieur de leurs machines, qui peut utiliser des excitateurs spécialisés pour cibler des zones spécifiques de goulot d'étranglement ou effectuer un dynamitage automatisé dans des canaux difficiles d'accès.

Solukon continue également à développer des solutions personnalisées pour répondre aux défis uniques de ses clients, tels que le chargement et le déchargement entièrement automatiques tout en maintenant une atmosphère inerte.
Cette évolution positionne Solukon comme une société d'ingénierie axée sur la mécatronique et dédiée à la fourniture de solutions de dépowdering complètes, et non pas seulement de machines.

Les observations d'Hemank Raj soulignent que le dépoussiérage automatisé est loin d'être un simple ajout ; il s'agit d'un processus complexe, axé sur la technologie, vital pour la qualité, la sécurité, l'efficacité et la rentabilité de la production d'FA. Au fur et à mesure que l'industrie progresse, ces solutions intelligentes de post-traitement ouvriront de plus en plus de possibilités de conception et consolideront le rôle de l'FA en tant que méthode de fabrication viable pour les applications les plus exigeantes.