Pourquoi la mesure de l'oxygène est vitale pour la fabrication additive

Comment garantir la sécurité, l'intégrité du processus et la qualité des pièces grâce à la surveillance de l'O2

Selon les analystes du secteur, la demande de fabrication additive devrait augmenter de plus de 20 % d'une année sur l'autre jusqu'en 2030 au moins. Research and Markets. Ce taux de croissance est phénoménal compte tenu de la maturité du marché de l'AM. Il est alimenté par des facteurs tels que la demande de produits de plus en plus spécialisés pour les applications aérospatiales, médicales et de transport. En outre, l'intérêt pour la création de produits personnalisés, tant pour l'industrie que pour les consommateurs, contribue à cette tendance. Le développement de nouveaux matériaux est tout aussi important, en particulier les métaux utilisés avec des systèmes de fusion sur lit de poudre par laser ou par faisceau d'électrons.

Ces systèmes sont progressivement utilisés pour le développement de prototypes, la fabrication d'outils pour le moulage par injection et les machines à commande numérique, ainsi que pour la fabrication de produits finis ; ces derniers sont désormais produits en volumes de plus en plus importants grâce à l'amélioration de la taille des lits et des processus de fabrication.

Comprendre les risques liés à l'oxygène dans les poudres métalliques

L'utilisation croissante des systèmes de fusion sur lit de poudre, combinée à l'augmentation de la disponibilité des poudres métalliques, souligne l'importance de la mesure de l'oxygène pour la sécurité et l'efficacité du processus, ainsi que pour la haute qualité des pièces finies.

La sécurité est une condition préalable à tout processus industriel. Lorsque des poudres métallisées fines sont fabriquées, utilisées ou recyclées, les employés sont exposés à des risques sanitaires par inhalation ou contact avec la peau, ainsi qu'à un risque d'explosion. Une explosion peut être provoquée par la présence d'un matériau inflammable, d'une source d'allumage et d'oxygène. Le potentiel de présence de ces trois éléments dans la chambre de fabrication de tout système de fabrication additive sur lit de poudre est élevé, et même des concentrations d'oxygène extrêmement faibles créent un risque important d'incendie ou d'explosion.

L'oxygène peut toutefois poser des problèmes dans d'autres domaines. Il peut notamment oxyder les matériaux de base, tels que l'aluminium et le titane, en affectant leur résistance mécanique et leurs propriétés thermiques. Il en résulte généralement une diminution de la résistance entre les couches de poudre fusionnées ou frittées, une augmentation de la porosité et une réduction de la ductilité, autant d'éléments qui peuvent entraîner des problèmes de qualité.

Mesure de l'oxygène pour un processus optimisé

La plupart des systèmes de fabrication additive sur lit de poudre intègrent un système d'alimentation en énergie. capteur et analyseur de mesure d'oxygène, le résultat étant utilisé pour la surveillance du processus et le contrôle de la qualité. Plus précisément, ce type d'instrument sera utilisé pour détecter les changements dans l'environnement opérationnel causés par des fuites, une purge inefficace de la chambre de construction avec du gaz inerte, ou des incohérences de frittage causées par la contamination de la matière première.

La surveillance étant généralement effectuée en continu, il est essentiel que le capteur fonctionne de manière fiable et cohérente tout au long du processus de frittage. Cela peut être problématique avec certains types de capteurs qui peuvent conduire à une oxydation de la surface ou à des interférences avec les gaz argon ou azote couramment utilisés pour inerter l'espace dans la chambre de construction.

Compte tenu de l'espace relativement restreint dans la plupart des chambres de construction, il est également nécessaire que les capteurs soient compacts et faciles d'accès au cas où ils devraient être remplacés.

C'est là qu'un instrument tel que notre Analyseur d'oxygène à sécurité intégrée SILO2 LT joue un rôle essentiel. Développé spécifiquement pour les applications de fabrication additive critiques en termes de sécurité, y compris les systèmes à lit de poudre et la fabrication de poudres métallisées, le SILO2 LT est doté d'un capteur en zircone à la fois robuste et très sensible. Capable de détecter des concentrations d'oxygène aussi faibles que 1 ppm, ce capteur est conçu pour fonctionner de manière optimale dans des environnements difficiles et offre une réponse rapide, une dérive minimale et une longue durée de vie.

Ce capteur très performant, associé à la technologies SILO2, peut être utilisé comme dispositif autonome ou incorporé dans des plates-formes de contrôle de niveau supérieur. L'instrument combiné est conforme au protocole de niveau d'intégrité de sécurité, conformément aux normes IEC61508 et IEC61511, et intègre une série de fonctions de sécurité ; par exemple, contrairement à d'autres systèmes, il peut immédiatement faire la distinction entre un manque d'oxygène et une défaillance du capteur.

Enfin, il convient de noter que l'oxygène n'est pas le seul contaminant potentiel pour la fabrication additive ; l'humidité peut également créer des problèmes qui affectent l'efficacité du processus, la fiabilité et la qualité des pièces. Il est donc essentiel d'intégrer un instrument de mesure de l'humidité dans chaque système de fabrication additive. La bonne nouvelle, c'est que nous pouvons fournir des capteurs et des analyseurs d'oxygène, d'humidité et de point de rosée sous forme d'ensembles intégrés pour les OEM.