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15 Mai, 2024

Une nouvelle technique améliore le temps de finition des pièces de machines imprimées en 3D

Une nouvelle technique améliore le temps de finition des pièces de machines imprimées en 3D

La photo montre une pièce de machine en forme d’attelage serrée dans un grand appareil. Une sonde terminée par une petite sphère rouge se trouve juste au-dessus de la partie de la machine.

Des chercheurs de l’Université d’État de Caroline du Nord ont démontré une technique qui permet aux personnes qui fabriquent des pièces de machines métalliques avec des technologies d’impression 3D d’effectuer un contrôle qualité automatisé des pièces fabriquées pendant le processus de finition. La technique permet aux utilisateurs d’identifier les défauts potentiels sans avoir à retirer les pièces de l’équipement de fabrication, ce qui rend le temps de production plus efficace.

« L’une des raisons pour lesquelles les gens sont attirés par l’impression 3D et d’autres technologies de fabrication additive est que ces technologies permettent aux utilisateurs de remplacer rapidement des composants critiques de machines qui seraient autrement difficiles à fabriquer en dehors d’une usine », explique Brandon McConnell, co-auteur d’une étude. papier sur le travail.

« Et les outils de fabrication additive peuvent le faire selon les besoins, plutôt que de gérer des chaînes d’approvisionnement qui peuvent avoir de longs délais d’attente. Cela signifie généralement utiliser l’impression 3D pour créer de petits lots de pièces de machines à la demande. « 

Brandon McConnell est professeur de recherche adjoint au département Edward P. Fitts d’ingénierie industrielle et des systèmes de NC State.

Une fois qu’une pièce métallique de machine est imprimée, elle nécessite une finition supplémentaire et doit être mesurée pour garantir que la pièce respecte les tolérances critiques. En d’autres termes, chaque aspect de la pièce doit être de la bonne taille. Actuellement, cela implique de retirer une pièce de l’équipement de fabrication concerné, de la mesurer, puis de la remettre dans l’équipement de fabrication pour effectuer de modestes ajustements.

« Cela devra peut-être être fait à plusieurs reprises et peut prendre beaucoup de temps », explique Brandon McConnell. « Notre travail ici accélère ce processus. »

Plus précisément, les chercheurs ont intégré les technologies d’impression 3D, d’usinage automatisé, de numérisation laser et de mesure tactile avec des logiciels associés pour créer un système largement automatisé qui produit des composants de machines métalliques répondant à des tolérances critiques.

Voici comment cela fonctionne.

Lorsque les utilisateurs finaux ont besoin d’une pièce spécifique, ils récupèrent un fichier logiciel contenant les mesures de la pièce souhaitée. Une imprimante 3D utilise ce fichier pour imprimer la pièce, qui comprend des structures de support métalliques. Les utilisateurs prennent ensuite la pièce imprimée et la montent dans un dispositif de finition à l’aide de la structure de support.

À ce stade, des lasers scannent la pièce montée pour établir ses dimensions. Un logiciel utilise ensuite ces dimensions et les tolérances critiques souhaitées pour guider le dispositif de finition, qui polit efficacement les éventuelles irrégularités de la pièce. Au fur et à mesure que ce processus avance, le dispositif de finition manipule l’orientation de la pièce imprimée afin qu’elle puisse être mesurée par une sonde robotique tactile qui garantit que les dimensions de la pièce respectent les paramètres nécessaires.

Pour tester les performances de la nouvelle approche, les chercheurs ont fabriqué une pièce de machine à l’aide de techniques conventionnelles d’impression et de finition en 3D, puis ont fabriqué la même pièce à l’aide de leur nouveau procédé.

« Nous avons pu terminer la pièce en 200 minutes en utilisant des techniques conventionnelles ; nous avons pu terminer la même pièce en 133 minutes grâce à notre nouvelle technique », souligne Brandon McConnell. « Selon la situation, gagner 67 minutes pourrait être extrêmement important. Le temps, c’est de l’argent dans la plupart des contextes professionnels. Et dans des contextes d’intervention d’urgence, par exemple, cela pourrait faire la différence entre la vie et la mort.

Les chercheurs notent que ces travaux se concentrent sur l’impression et la finition de pièces de machines comprenant des cercles ou des cylindres, tels que des pistons. Cependant, l’approche pourrait être adaptée à des pièces de machines présentant d’autres caractéristiques.

« Tout le matériel que nous avons utilisé dans cette technique est disponible dans le commerce et nous décrivons clairement les logiciels nécessaires dans le document. Nous pensons donc que cette nouvelle approche pourrait être adoptée et mise en service presque immédiatement », assure Brandon McConnell. « Et nous sommes certainement ouverts à travailler avec des partenaires intéressés à utiliser cette technique dans leurs opérations. »

https://news.ncsu.edu/2024/05/faster-finishing-for-3d-printed-parts

https://www.inderscience.com/info/inarticle.php?artid=138337