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Laserauftragschweißen

Rechargement par dépôt laser (Laser Metal Deposition)

Le procédé le plus polyvalent : réparations, application, assemblage et fabrication additive,   tout en un.

High-speed Laserauftragschweißen (HS-LMD)

Rechargement par dépôt laser grande vitesse – encore plus rapide

Revêtement de surface en un rien de temps – extrêmement fin et efficient pour une excellente qualité.

Rechargement par dépôt laser : un procédé aux applications variées

Le rechargement par dépôt laser est un procédé de fabrication additive pour les métaux et les composés métallo-céramiques. Avec lui, des géométries 3D peuvent être créées ou modifiées. Grâce à cette méthode de fabrication, le laser peut également réparer ou enduire. Ainsi, la fabrication additive est utilisée pour la réparation d'ailettes de turbine dans l'industrie aéronautique et aérospatiale. Dans la fabrication d'outils et le modelage, les arêtes cassées ou usées et les surfaces fonctionnelles de mise en forme sont réparées voire blindées localement. Dans le génie énergétique ou la pétrochimie, en guise de protection contre l'usure et la corrosion, des emplacements magasin, des rouleaux ou des composants hydrauliques sont recouverts d'une couche. L'industrie automobile elle aussi fait usage de la fabrication additive. Les composants y sont affinés en grand volume de pièces.

Les clients TRUMPF bénéficient de la large gamme de lasers et de systèmes laser. Nous disposons de longues années de savoir-faire en matière de processus et de services pour de nombreuses applications dans la technologie laser. Ainsi, la fabrication additive peut être combinée au soudage ou à la découpe laser.

La désignation généralement utilisée à l'international pour le rechargement par dépôt laser est « Laser Metal Deposition », ou LMD. On parle également de « Direct Metal Deposition » (DMD), de « Direct Energy Deposition » (DED) ou « Laser Cladding »

Quels sont les avantages du rechargement par dépôt laser ?

Taux de dépôt plus élevés

Le rechargement par dépôt laser permet de créer des structures grossières ou très fines. Des taux de dépôt élevés sont alors atteints, comparativement à d'autres méthodes d'impression 3D.

Variété de matériaux

Le processus permet de transporter et d'alimenter plusieurs poudres simultanément. Ainsi, il est possible de développer des alliages particuliers ou de passer d'une matière à l'autre. De cette manière, on obtient des structures en sandwich.

Flexibilité

Il est facile d'appliquer des structures sur les éléments 3D et les surfaces inégales. La modification de la géométrie est également un jeu d'enfant.

Changer de matière facilement

Le procédé Laser Metal Deposition permet de passer facilement d'une matière à une autre au cours d'un même processus de travail.

Procédé établi

Le rechargement par dépôt laser est utilisé pour réparer des outils ou des composants, par exemple dans l'industrie aéronautique et aérospatiale. Il sert également pour l'application de fines couches de protection contre la corrosion et l'usure.

Innovant

Grâce à une astuce technologique, il est possible d'atteindre des vitesses maximales de plusieurs centaines de mètres par minute : le rechargement par dépôt laser grande vitesse montre ses forces lors du revêtement de disques de frein par exemple.

Quelles sont les différences entre les sources laser pour chaque application LMD ?

Laserauftragschweißen
Rechargement par dépôt laser (Laser Metal Deposition)

Le rechargement par dépôt laser conventionnel est utilisé pour le rechargement flexible, la réparation et la modification additive de composants 3D. Comme ce procédé ne nécessite pas de chambre de traitement, il est également possible d'usiner de très grands composants. Les couches appliquées sont liées par métallurgie de fusion avec le substrat, de sorte qu'une haute stabilité – souvent comparable à la qualité standard – puisse être obtenue.

High-speed Laserauftragschweißen (HS-LMD)
Rechargement par dépôt laser grande vitesse (HS-LMD)

Le rechargement par dépôt laser grande vitesse se base sur le procédé EHLA (EHLA = rechargement par dépôt laser à très grande vitesse), développé par Fraunhofer ILT. Il est adapté au rechargement de grandes surfaces de composants à symétrie de rotation avec couches fines. Comme pour le  rechargement par dépôt laser conventionnel , les couches appliquées sont soudées au substrat par métallurgie de fusion. Les vitesses très élevées du processus et le refroidissement rapide qui les accompagne permettent d'obtenir des résistances plus hautes. Il est également possible, grâce à cela, d'usiner des matières considérées comme difficiles à souder (p. ex. la fonte).

Rechargement par dépôt laser au moyen d'un rayonnement laser vert

Le rechargement par dépôt laser au moyen d'un rayonnement laser vert est particulièrement efficace pour les matières hautement réfléchissantes comme le cuivre pur, les alliages de cuivre, les bronzes, les alliages en aluminium ou les alliages en métaux nobles. La longueur d'onde verte a une absorption significativement plus élevée par rapport à la gamme d'ondes infrarouges ; pour le cuivre pur et les alliages en cuivre, il est possible d'obtenir une absorption bien plus élevée. Comparée à la longueur d'ondes infrarouge, la longueur d'ondes verte de la fabrication additive permet, lors de l'usinage d'alliages en cuivre, d'obtenir des épaisseurs plus élevées et une structure proche des contours finaux avec une puissance laser nettement réduite.

Comment fonctionne le rechargement par dépôt laser et le rechargement par dépôt laser grande vitesse ?

Schéma de la procédure Laser Metal Deposition
Rechargement par dépôt laser (Laser Metal Deposition)

Lors du rechargement par dépôt laser conventionnel, un faisceau laser chauffe la pièce à usiner de manière localisée et génère un bain de fusion. Une buse située dans l'optique d'usinage pulvérise ensuite une poudre métallique très fine directement dans le bain de fusion. Elle fond dedans et se lie à la matière de base. Au terme de ce processus, il subsiste une couche d'env. 0,2 à 1 millimètre d'épaisseur. Il en résulte des cordons soudés entre eux, qui forment des structures sur des corps de base, ou bien des composants entiers. En cas de besoin, il est possible de superposer de nombreuses couches. Le rechargement par dépôt laser permet de créer des taux de dépôt et des débits volumiques élevés sur des surfaces 3D de plusieurs cm³/min, à des vitesses d'avance de 500 mm/min à plusieurs mètres/min. Pour former des lignes, des surfaces et des formes, l'optique d'usinage, pilotée de manière automatique, se déplace au-dessus de la pièce. Un système de capteurs intelligent veille à ce que l'épaisseur de la couche soit toujours uniforme partout. 

Rechargement par dépôt laser grande vitesse (HS-LMD)

Lors du rechargement par dépôt laser grande vitesse, les particules de poudre sont déjà chauffées presque à la température de fusion sur la surface de substrat. Les particules de poudre ont besoin de moins temps pour fondre. Résultat : une nette hausse des vitesses de processus. En raison de l'apport de chaleur réduit, le rechargement par dépôt laser grande vitesse permet aussi le rechargement de matières très sensibles à la chaleur comme les alliages en aluminium ou en fonte. Le procédé HS-LMD permet de créer des taux de couverture élevés sur des surfaces à symétrie de rotation allant jusqu'à 1500 cm²/min. Avec ce dernier des vitesses d'avance de plusieurs centaines de mètres/min sont atteintes.

Découvrez ce qui séduit nos clients

Il nous arrive de mettre en œuvre des idées d'application à nos propres frais. Cela peut prendre un certain temps avant que le succès ne soit au rendez-vous, il faut s'accrocher.

Christoph Hauck
Membre de la direction Technologie et Distribution chez toolcraft AG

Quels sont les usages du rechargement par dépôt laser ?

TRUMPF application powertrain brake disk
Revêtement

Revalorisez vos composants avec une couche de protection contre la corrosion ou l'usure. Le rechargement par dépôt laser à poudre permet de créer des couches qui durcissent vos composants et les rendent ainsi résistants à l'eau salée, aux produits chimiques ou aux intempéries. Contrairement aux procédés conventionnels comme par exemple la projection thermique, la pièce à usiner est alors uniquement soumise à des contraintes thermiques faibles, de sorte que, le cas échéant, il n'y ait qu'une déformation très réduite. Le LMD permet une multitude de mélanges de matières et de structures de couches. Réduisez par exemple les coûts de production en utilisant des matières abordables pour le composant et en le recouvrant ensuite d'une couche d'un haut niveau de qualité.

Rechargement par dépôt laser pour générer des consolidations partielles
Fabrication additive

Le rechargement par dépôt laser offre une grande liberté de conception pour la fabrication individuelle de composants, surtout en comparaison avec des moulages génériques. Le rechargement par dépôt laser avec une matière d'apport permet de créer des structures entièrement nouvelles, ou bien de modifier la forme ou la structure de surface de composants existants. Le procédé permet même de générer entièrement des composants de grand format, qui ne tiennent pas dans le local de construction d'une imprimante 3D.

Réparation au moyen d'un rechargement par dépôt laser (par exemple dans l'industrie aérospatiale)
Réparation

Vous voulez plus de création de valeur ? Réparez des composants ou des outils coûteux facilement et rapidement avec le rechargement par dépôt laser à poudre. Les dommages mineurs et majeurs sont éliminés en un rien de temps et presque sans laisser de traces. Des modifications de la conception sont également possibles. Vous économisez ainsi votre temps, votre énergie et vos matières. Cela vaut la peine, surtout pour les métaux coûteux comme le nickel ou le titane. Les exemples d'application typiques incluent des ailettes de turbine, des pistons, des soupapes, des arbres ou des outils de toutes sortes.

Assemblage au moyen d'un rechargement par dépôt laser pour combler les saignées trop grandes ne pouvant être soudées de manière courante avec le laser.
Assemblage

Le rechargement par dépôt laser peut également servir de procédé d'assemblage, permettant par exemple de combler des fentes de plusieurs millimètres. Les soudures ainsi obtenues sont homogènes, étanches – et ne nécessitent aucune retouche. L'alimentation en poudre coaxiale rend ce processus de soudure tridimensionnel et omnidirectionnel, et votre chaîne de production flexible. Avec le rechargement par dépôt laser vous assemblez aussi différentes matières, par exemple l'acier et la fonte d'aluminium. Il est ainsi possible de souder des batteries pour moteurs électriques.

Rechargement par dépôt laser et rechargement par dépôt laser grande vitesse en action

Quels produits sont adaptés au rechargement par dépôt laser ?

TruLaser Cell 3000, singulièrement universelle
TruLaser Cell 3000

Avec la machine laser à 5 axes compacte et extrêmement précise, vous restez flexibles : vous pouvez souder et couper en deux et trois dimensions et utiliser le LMD grâce à un changement rapide d'adaptateur de processus.

Images de la TruLaser Cell 7040 fiber de TRUMPF
TruLaser Cell 7040

Un équipement parfait, que vous vouliez usiner des composants bidimensionnels ou tridimensionnels, ou encore des tubes. Vous pouvez passer en toute flexibilité de la découpe, au soudage ou au rechargement par dépôt laser 

DepositionLine

Ouvrez de nouveaux marchés. Rechargement, réparation, fabrication additive... Quelle que soit l'opération, vous avez une solution personnalisée, composée d'une source laser, d'un distributeur de poudre, d'un système optique et de buses.

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