Quelle est la meilleure imprimante 3D métal en 2021 ?

Au cours des dernières années, l’industrie de la fabrication additive a pu constater une nette progression de l’impression 3D métal, que ce soit au niveau de l’offre ou de la demande.

Les fabricants d’imprimantes 3D métal introduisent des machines de plus en plus rapides et puissantes, avec un élargissement des métaux compatibles (titane, cuivre, acier, etc.). De nombreuses entreprises adoptent ces technologies afin de produire des pièces et prototypes aux coûts toujours plus bas, bénéficiant également d’une plus grande liberté en matière de design.

L’impression 3D métallique convient à une variété de secteurs industriels tels que l’aéronautique, l’automobile, la santé, et tout autre domaine utilisant du métal dans la chaîne de production.

Bien que les imprimantes 3D métal soient devenues légèrement plus accessibles au fil du temps, ces machines représentent un investissement élevé. Leurs prix vont, pour la plupart, de 80 000 € à plus d’un million d’euros ; une haute barrière à l’entrée pouvant toutefois être rapidement amortie selon les cas.

Il n’y a pas de « meilleure » imprimante 3D métal, car chaque cas d’utilisation a des besoins différents. Notre sélection d’imprimantes 3D métal a ainsi pour but d’étayer l’offre globale du moment, comprenant des systèmes aux technologies multiples et disponibles auprès de marques bien établies et distribuées, à différents niveaux de prix.

Les meilleures imprimantes 3D métal en 2021

Les principales technologies d’impression 3D métallique

Les quatre principaux types de technologies d’impression 3D métal sont les suivants :

• Fusion de poudre métal ou Powder Bed Fusion (SLS, SLM, DMP)
• Dépôt d’Énergie Directe ou Directed Energy Deposition (DED)
• Extrusion de filament métallique (FFF, FDM)
• Jet de matière (Material Jetting) et Binder Jetting

Il existe également quelques imprimantes 3D métal à base de résine ou de laminage, mais elles sont plus rares.

La grande majorité des fabricants utilisent des technologies propriétaires sous différentes appellations. Ces technologies et leurs acronymes tombent généralement sous les quatre types cités précédemment. Certaines marques utilisent un mélange de plusieurs technologies.

Nous proposons ici plus de détails sur chaque imprimante 3D métallique de notre sélection. Elles sont regroupées en fonction de leur type de technologie (fusion de poudre, DED, extrusion, jet de matière).

Imprimantes 3D à extrusion de métal (FFF, FDM)

L’extrusion consiste à chauffer le matériau (filament ou granulés) et de le pousser à travers une buse. Dans le cas de l’impression 3D métal, le filament est généralement constitué de particules de métal mélangées à un agent liant.

Une fois la pièce imprimée en 3D, le résultat est brut ; la pièce doit subir plusieurs étapes de post-traitement afin d’éliminer l’agent liant et ne laisser que du métal.

Imprimantes 3D à fusion de poudre métal : SLS, SLM, DMP et autres

Actuellement, la méthode de fabrication additive la plus utilisée pour le métal est la fusion de poudre ou le frittage de poudre. Pour faire simple, un laser fusionne des particules de poudre métal point par point et couche par couche.

Imprimantes 3D de pulvérisation de matière (material jetting et binder jetting)

La pulvérisation ou jet de matière consiste à déposer des gouttes de matériau sur une surface grâce à plusieurs têtes de dépôt de matière (le procédé est quelque peu similaire à l’impression 2D sur papier). Ce matériau se solidifie, puis une autre couche “d’encre métallique” est déposée par dessus.

Le processus binder jetting est presque identique, mais c’est un agent liant qui est déposé sur une couche de poudre de métal.

Systèmes de fabrication additive métallique à base de dépôt d’énergie directe (DED)

La technologie de dépôt d’énergie directe (Directed Energy Deposition en anglais) est comparable à l’extrusion de filament. Le matériau métallique est poussé via une buse (comme en FFF/FDM), mais un laser ou autre source d’énergie puissante solidifie le matériau dès qu’il est déposé.

Alternatives et mentions spéciales

Systèmes de fabrication hybrides

Certains fabricants sont spécialisés dans les systèmes de fabrication hybrides. Ces systèmes combinent des méthodes de fabrication additives et soustractives, souvent avec des bras robotisés capables de se déplacer sur plus de trois axes.

Voici quelques uns des plus gros acteurs sur ce marché :

• Gefertec (Allemagne)
• DMG Mori (Allemagne)
• Matsuura (Japon)
• Sodick (États-Unis)

Imprimantes 3D métal XXL

Pour produire de très grandes pièces métalliques en 3D, il existe des systèmes industriels aux très grandes dimensions, notamment :

• Sciaky EBAM 300
• Titomic TKF1000
• ADC Aeroswift
• ADIRA AddCreator
• Fabrisonic SonicLayer 4000
• ExOne X1 160PRO
• InssTek MX-600
• BeAM Modulo 400
• Optomec Lens CS 600
• Additive Industries MetalFAB1

Imprimantes 3D métal en Chine

Le marché des imprimantes 3D métal connaît une forte croissance en Asie, et plus particulièrement en Chine. Certains fabricants chinois montent en gamme et proposent des solutions d’impression 3D métal :

• Farsoon
• ZRapid Tech
• Wiiboox

Toutefois, ces fabricants ne jouent selon nous pas encore dans la même catégorie que les marques de notre sélection principale ; ce principalement en raison d’un manque de réseaux de distribution, de service après-vente et de formation, et autres facteurs qui pèsent dans la balance dans ces fourchettes de prix.

Imprimantes 3D métalliques pour la R&D

Dans certains cas, les imprimantes 3D métal sont utilisées à des fins de recherche et de développement de nouveaux matériaux. Il existe quelques machines ayant été conçues spécifiquement à cet effet, dont :

• Open Additive PANDA-6”
• Freemelt ONE
• Sharebot metalONE

Avantages et limites de l’impression 3D de métal

Imprimer des pièces en métal 3D : avantages

• Fabrication à la demande : La fabrication additive métallique offre plus de flexibilité et de contrôle sur la chaîne de production.

• Création de modèles complexes : Avec les technologies d’impression 3D, il est possible de créer des pièces hautement détaillées aux géométries complexes, qui seraient difficilement réalisables avec les méthodes de fabrication traditionnelles.

• Réduction des déchets : Par rapport au fraisage CNC, par exemple, la fabrication additive métal gâche beaucoup moins de matériau, utilisant uniquement les quantités nécessaires. Cela vaut davantage pour les méthodes basées sur l’extrusion que pour les méthodes à base de poudre, où il n’est pas toujours possible de réutiliser 100 % du matériau non fritté ou non lié.

• Pièces plus légères : Alors que les pièces métalliques sont généralement complètement solides ou très épaisses avec d’autres méthodes, l’impression 3D leur permet d’être plus ou moins creuses sans nuire à leur solidité ni à leur résistance. Cela permet également d’utiliser moins de matériau.

• Rentabilité : Tous les points évoqués ci-dessus contribuent à baisser les coûts par pièce, bien que les prix élevés des imprimantes 3D représentent une barrière substantielle à l’entrée. L’amortissement des machines peut prendre plus ou moins longtemps selon les productions et cas d’utilisation.

Limites de l’impression 3D métal

• Prix : Les systèmes de fabrication additive de métal restent à ce jour coûteux, tout comme les poudres et filaments métalliques. Il faut également prendre en compte l’énergie consommée, la courbe d’apprentissage, et autres frais cachés.

• Contraintes d’installation et précautions : La plupart des imprimantes 3D métal requièrent un grand espace et un environnement hautement contrôlé (température, hygrométrie, etc.).

• Post-traitement : Dans de nombreux cas il est nécessaire d’effectuer un post-traitement des pièces, que ce soit pour le déliantage et la cuisson ou au niveau des finitions de surface.

• Propriétés physiques : Il peut s’avérer difficile d’obtenir les mêmes propriétés physiques que celles que l’on peut trouver avec méthodes de fabrication traditionnelles. Un certain nombre de facteurs sont à prendre en compte, comme l’anisotropie, lors du processus de conception et de préparation des fichiers.

Matériaux métalliques : que peut-on imprimer en 3D ?

Quels métaux peuvent être imprimés en 3D ?

De plus en plus de métaux peuvent être utilisés en fabrication additive. Les principaux métaux sont :

• Aluminium
• Titane
• Nickel, Inconel
• Cuivre
• Bronze
• Cobalt, Chrome-cobalt
• Aciers variés
• Métaux précieux (or, argent, platine)

Quels formats pour les métaux d’impression 3D ?

Les matériaux métalliques existent sous plusieurs formes, correspondant à différents procédés d’impression 3D. Les formats les plus communs sont :

• Poudre
• Fil
• Filament

De manière plus rare, il est également possible de trouver des résines métalliques pour les imprimantes 3D résine, ainsi que des feuilles de métal pour les imprimantes 3D utilisant des technologies de lamination.

Prix impression 3D métal : combien coûte une imprimante 3D en métal ?

Les prix des imprimantes 3D métal industrielles varient généralement d’environ 30 000 € jusqu’à plus d’un million d’euros pour les systèmes les plus industriels en haut de gamme.

Certains frais additionnels sont à prendre à compte, notamment les matériaux d’impression (jusqu’à plusieurs centaines d’euros par kilogramme) ainsi que les coûts liés au post-traitement (outillage, temps, etc.).

Applications et cas d’usage

Il existe des milliers de possibilités et cas d’usage pour l’impression 3D métallique. Cette technologie est utilisée dans quasiment toutes les industries, mais on la retrouve principalement dans les secteurs suivants :

• Aérospatial
• Automobile
• Médical

Que ce soit pour l’outillage, les pièces de rechange ou les produits finis, de nombreuses entreprises peuvent bénéficier de l’impression 3D de métal.

Néanmoins, la fabrication additive n’est pas systématiquement la meilleure option. Bien que certains systèmes d’impression 3D métallique aient la capacité de produire de grandes séries, il est généralement plus économique d’utiliser les méthodes traditionnelles comme le moulage par injection pour les pièces simples.

Pour les géométries complexes, le prototypage rapide, et la customisation de masse, l’impression 3D est pratique et efficace.

Services d’impression 3D métal

Pour les professionnels ayant des ressources limitées en termes d’espace, budget, et de personnel, les services d’impression 3D métal en ligne peuvent être une solution idéale. Ceci est d’autant plus vrai si les besoins en prototypes ou pièces à la demande sont occasionnels.

Ces entreprises de services de fabrication additive métallique possèdent des dizaines voire des centaines imprimantes 3D industrielles de haute qualité et emploient des spécialistes de l’impression 3D métal. Il est ainsi possible de commander des pièces en métal imprimées en 3D à la demande, sans devoir acquérir une imprimante 3D industrielle.

Voici quelques exemples de services d’impression 3D métal en ligne :

• Sculpteo
• Shapeways
• Hubs (ex 3D Hubs)
• Stratasys
• i.materialise
• Protolabs

Technologies d’impression 3D métal

De nombreux fabricants développent leurs propres variations de technologies existantes et les étiquettent avec leurs propres noms. Nous listons à continuation les nombreux acronymes utilisés par les fabricants.

• Fusion de poudre (PBF) : DMLS (Direct Metal Laser Sintering), DMP (Direct Metal Printing), LaserCUSING, LBM (Laser Beam Melting), LMF (Laser Metal Fusion), SLS (Selective Laser Sintering), SLM (Selective Laser Melting)
• Dépôt d’Énergie Directe (DED) : DMT (Direct Metal Tooling), EBAM (Electron Beam Additive Manufacturing), EBM (Electron Beam Melting), LENS (Laser Engineered Net Shaping), LMD (Laser Metal Deposition)
• Pulvérisation de matière (MJ ou BJ) : Magnet-o-Jet, Nanoparticle Jetting, SPJ (Single Pass Jetting), Metal Jet
• Extrusion de métal : ADAM (Atomic Diffusion Additive Manufacturing), CEM (Composite Extrusion Modeling), FDM (Fused Deposition Modeling), FFD (Fused Feedstock Deposition), FFF (Fused Filament Fabrication), FMP (Filament Metal Printing), BMD (Bound Metal Deposition), MIM (Metal Injection Molding)
• Impression 3D métal à base de résine : DLP (Digital Light Processing), FluidFM, SLA (Stéréolithographie)

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