Déterminer le positionnement des axes linéaires d’une imprimante métal 3D

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De nos jours, les pièces métalliques complexes sont produites rapidement et à moindre coût grâce à l'impression 3D, contrairement à quelques années où l’on utilisait des procédés complexes d'usinage ou de moulage sous vide. Les prototypes ainsi que les pièces de série sont imprimés en 3D et les matériaux ont les mêmes propriétés que les pièces fabriquées de manière conventionnelle. Cela simplifie la tâche et réduit considérablement le temps entre la planification de la conception et la réalisation du premier composant. À l'intérieur des imprimantes, de puissants axes linéaires fonctionnent pour positionner le système d'impression. Afin de produire les pièces métalliques les plus précises possibles, il est nécessaire de positionner les axes linéaires avec la plus grande précision sur toute la zone de travail.

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L'impression 3D sur métal est un procédé de fabrication populaire dans les secteurs high-tech tels que le médical, l'aérospatiale, la robotique et l'automobile. Il est aujourd’hui possible de produire des corps avec des cavités internes ou des structures en treillis, ce qui est très difficilement réalisable voir impossible avec les méthodes conventionnelles. La quantité de matière utilisée est exactement la même que celle requise pour le composant, car il n'y a pas d'enlèvement de matière comme dans le fraisage ou le tournage, mais une production en sens inverse par application de matière (fabrication additive). Les composants structurels peuvent être produits avec un poids encore plus faible grâce aux cavités et la chaîne de processus numérisée entre la conception du modèle CAO 3D et la pièce finie est un facteur décisif pour la mise en œuvre de l'industrie 4.0.

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Des matériaux tels que l'acier inoxydable, l'acier à outils, le cobalt-chrome, les alliages de cuivre, le titane ou les alliages d'aluminium sont fondus sous forme de poudre sur l'objet, couche par couche, à l'aide d'un ou de plusieurs lasers à fibre Yb à haute énergie, ce qui permet d'obtenir un matériau homogène présentant une grande robustesse et des propriétés matérielles presque idéales. Les imprimantes 3D métal conformes à la directive ATEX permettent même de produire en toute sécurité des composants en matériau réactif.

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Outre les propriétés du matériau, la qualité de la surface et la précision de fabrication avec des tolérances en termes de répétabilité sont toutes autant essentielles. Les composants imprimés sont utilisés aussi bien pour les prototypes que pour la production en série et peuvent difficilement être distingués des pièces fabriquées de manière conventionnelle. Le positionnement exact du laser à fibre est de la plus haute importance pour convenir aux niveaux de détails demandés. Au cours du processus de travail, le laser à fibre est guidé le long d'un système linéaire multi-axes, à une distance constante de la pièce à travailler tout en gardant la plus grande précision.

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Tête de lecture PL60 pour bandes magnétiques

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Des bandes magnétiques Magnescale SL331 avec des têtes de lecture PL60 et des interpolateurs MJ100 sont installées sur chaque axe linéaire pour la mesure de la position et le retour d'information au système de contrôle de la machine. Le principe de fonctionnement sans contact des bandes magnétiques Magnescale est basé sur l'effet magnétorésistif.

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La haute qualité du signal sinusoïdal généré magnétiquement permet de déterminer la position par interpolation avec une résolution de 2µm à une vitesse de déplacement de 1800m/min, ce qui n'était auparavant possible qu'avec des systèmes optiques extrêmement coûteux. Les bandes magnétiques Magnescale résistent aux chocs et aux vibrations, contrairement aux bandes plus classiques faites en verre. Le signal de sortie est soumis à certains critères de sécurité et un signal d'alarme lorsque la vitesse maximale de déplacement est dépassée, le signal de la tête de lecture est inférieur au point de consigne ou si le câble est endommagé. Pour un réajustement sûr de la position de l'axe linéaire, le système Magnescale fournit un signal de sortie avec une différence de phase de 100ns.

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Ces propriétés qualifient la bande magnétique Magnescale SL331 avec tête de lecture PL60 et interpolateur MJ100 comme la meilleure garantie d’utilisation pour toutes les imprimantes 3D métal industrielles et ont déjà été confirmées de par leur application au sein de la plus grande imprimante 3D métal du monde.