CNC/3D Modèle de Dispositif Médical Imprimé

Des couverts et des outils chirurgicaux aux pièces automobiles et aux pales de turbine, l'acier inoxydable est partout autour de nous, et cela est logique. Il est très résistant à la corrosion et à la chaleur, et est un métal léger et peu coûteux, ce qui en fait un matériau idéal pour l'impression 3D.

Aujourd'hui, l'acier inoxydable imprimé 3D a été utilisé dans divers composants industriels ainsi que dans la conception, l'architecture et les applications artistiques. Pourquoi cela se produit-il ? Parce qu'il est généralement plus rapide, moins cher et plus efficace que les méthodes de fabrication traditionnelles.

Si vous recherchez des pièces de rechange, des prototypes ou des outils en acier inoxydable, Magic Monkey Network peut vous fournir des services d'impression 3D. Examinons les connaissances pertinentes de l'impression 3D en acier inoxydable.

1, Pourquoi choisir l'acier inoxydable imprimé 3D ?

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Ce mécanisme d'engrenage sans friction en acier inoxydable a été développé par CSEM en Suisse pour l'Agence spatiale européenne et possède une lame pliable et une structure en treillis verrouillable qui ne peuvent pas être fabriquées sans impression 3D (source : ESA)

Les fabricants ont une histoire de plus de 100 ans dans l'estampage, la coupe, le formage et le soudage de l'acier inoxydable. Bien que l'histoire de l'impression 3D métal ne soit que quelques décennies, elle peut déjà rivaliser avec les méthodes traditionnelles en termes de vitesse et de coût. En outre, l'impression 3D peut également réaliser des conceptions complexes qui ne peuvent pas être réalisées par d'autres méthodes de fabrication, ce qui favorise l'innovation produit.

Avant d'apprendre à utiliser l'acier inoxydable pour l'impression 3D, découvrons d'abord pourquoi par l'intermédiaire de l'entreprise d'aujourd'hui.

Outils uniques

L'usine de production de masse d'Allegheny Electric ne peut pas arrêter la production car son robot à six axes nécessite un nouvel outil d'extrémité de bras pour la détection de séquence. Mais cet outil est unique aux besoins de l'entreprise et fait partie d'un composant qui doit être connecté aux deux autres outils ARM End. Le prototype initial était imprimé en 3D à l'aide de plastique renforcé au carbone, mais ce matériau n'était pas assez durable. Par la suite, Allegheny Electric Company a utilisé l'acier inoxydable (17-4PH) et la technologie d'impression 3D à jet adhésif rapide et économique fournie par le fabricant d'imprimantes ExOne (désormais intégré à Desktop Metal). Mais la société n'a pas utilisé la technologie d'impression 3D pour imprimer des pièces identiques, mais a plutôt repensé les pièces en utilisant la liberté de forme offerte par la technologie d'impression 3D. Les pièces repensées pour l'impression 3D ont permis à l'entreprise de réduire son poids d'environ 40 % en fusionnant les pièces et de réduire le gaspillage de matériaux à moins de 5 %. Le temps d'impression du composant final (comme indiqué dans la figure ci-dessous) est inférieur à un jour et le coût est d'environ 150 $.

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Outil d'extrémité de bras en acier inoxydable pour impression 3D personnalisée EOS pour Allegheny Electric (Source : EOS)

Pièces de rechange uniques

Pour obtenir une célèbre voiture de course 1952, la 28e voiture de course spéciale diesel Cummins, en marche, une nouvelle pompe à eau est nécessaire. La pompe à eau d'origine a été spécialement conçue pour le numéro de voiture de course 28, ce qui signifie qu'il n'y a pas de pièces de rechange de production pour répondre aux exigences. Plus complexe encore, la 28e voiture de course doit terminer la course en quelques semaines, ce qui élimine la possibilité d'utiliser des méthodes traditionnelles de moulage de sable pour remplacer les pièces, car le délai de livraison prévu est de 10 semaines.

Les ingénieurs de Cummins se sont tournés vers la rétro-ingénierie et la technologie d'impression 3D en métal, en utilisant l'imprimante 3D 3D 3D de fusion de lit de poudre laser de 3D Systems. La nouvelle pompe à eau (comme illustré ci-dessous) est fabriquée en acier inoxydable de 316 L et a terminé l'impression 3D en seulement trois jours. Le processus entier a pris 5 semaines au lieu de 10 semaines. La coque s'adapte parfaitement aux autres composants de la pompe à eau, ce qui lui donne une performance complètement nouvelle dans six courses de la voiture de course.

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Original # 28 Cummins Diesel Special Racing Water Pump (à gauche) et en acier inoxydable 3D Printing SUPPLEMENT for 3D Systems (source : 3D Systems)

La Marine américaine a récemment installé une imprimante Meltio 3D dans la salle d'outils du navire de guerre Bataan et a commencé à utiliser la technologie d'impression 3D en acier inoxydable. Meltio utilise le laser pour faire fondre les fils métalliques et les déposer couche par couche, puis traite les pièces à la tolérance finale à l'aide d'une fraiseuse CNC intégrée. Le système fonctionnera sur l'acier inoxydable 316L (un matériau commun à bord d'un navire avec une excellente résistance à la corrosion) et imprimera les pièces de maintenance de l'équipement, y compris les composants obsolètes. Cela permet de réparer le système sans revenir au quai.

Art et construction

MX3D, une société néerlandaise, utilise la technologie d'impression 3D de Line Arc Additive Manufacturing (WAAM) pour créer un pont en acier inoxydable entièrement fonctionnel qui s'étend sur l'un des canaux les plus anciens et les plus célèbres du centre d'Amsterdam. Cette nouvelle méthode permet à l'entreprise d'utiliser l'impression 3D en métal pour créer des structures en acier inoxydable solides, complexes et magnifiques. Ce pont est non seulement esthétiquement unique, mais aussi a des capteurs installés dans les canaux de sa structure, qui peut mesurer les conditions de circulation et de charge sur le pont en temps réel.

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Pont imprimé 3D en acier inoxydable créé par MX3D In Amsterdam (photographié par Thea van den Heuvel)

Prototype de composants industriels complexes

Le rotor est un composant important d'une pompe, qui contrôle la pression de la pompe et doit être conçu pour chaque application spécifique. Les rotors nécessitent des lames géométriquement complexes conçues spécifiquement pour le passage de fluide dans les pompes. Ces lames personnalisées sont à la fois coûteuses et difficiles à fabriquer, ce qui nécessite des équipements coûteux et des travailleurs qualifiés.

Grâce à la possibilité d'imprimer des composants en acier inoxydable 316L en interne, l'équipe de conception peut désormais rapidement produire des prototypes fonctionnels pour les tests en utilisant les mêmes matériaux métalliques que ceux requis pour les composants finaux. La turbine en acier inoxydable imprimée à l'aide du système studio de bureau en métal de l'image suivante a un coût d'impression d'environ 70 $ par composant. Bien inférieur au coût des prototypes d'usinage CNC, il peut considérablement réduire les coûts lorsque plusieurs itérations du prototype sont nécessaires.

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Prototype fonctionnel de roue à ailettes en acier inoxydable imprimé 3D (source : Desktop Metal)

Prototype des fonctions de l'outil médical

Shukla Medical utilise l'acier inoxydable MarkFored 17-4 pH pour l'impression 3D de prototypes utilisant les mêmes matériaux que de nombreux produits finaux, plutôt que des machines CNC. Ils utilisent maintenant une imprimante 3D en fibre de carbone MarkForged pour imprimer le prototype initial, puis le système MarkForged Metal X pour imprimer le prototype final, qui est remis aux chirurgiens pour évaluation. Zack Sweitzer, responsable du développement produit de l'entreprise, a déclaré : « les chirurgiens peuvent imaginer l'utiliser dans des incisions réelles et nous dire si cela leur semble approprié. » La possibilité de créer des prototypes plus efficacement et de commercialiser plus rapidement des produits finis nous permettra de rester à l'avant-garde du secteur.