Équipements de traitement des poudres pour la fabrication additive
Les procédés de fabrication additive exigent des poudres présentant des propriétés précisément définies. La granulométrie, la forme des particules, la fluidité, la densité apparente, la teneur en humidité et la pureté influencent notamment la formation des couches et le comportement de la matière pendant l’impression.
Hosokawa Micron fournit des équipements pour le mélange, le séchage, le conditionnement thermique, le broyage et la sélection granulométrique de poudres polymères et métalliques. Ces technologies peuvent être utilisées pour produire des poudres neuves, traiter des matières recyclées ou homogénéiser différentes fractions avant leur réutilisation.
Conditionnement thermique des poudres polymères
Les polymères destinés aux procédés sur lit de poudre doivent présenter des propriétés thermiques et mécaniques adaptées. Selon le matériau et la méthode de fabrication, leur préparation peut comprendre une cristallisation, un conditionnement thermique ou une polymérisation à l’état solide.
Le sécheur conique à pales CPD associe un transfert thermique par contact à une agitation mécanique. Sa double enveloppe et, selon la configuration, son arbre chauffé ou refroidi permettent de maîtriser la température du produit.
L’équipement peut notamment être utilisé pour :
- chauffer ou refroidir une poudre de manière contrôlée ;
- éliminer l’humidité ou les substances volatiles ;
- réaliser une cristallisation ou un conditionnement thermique ;
- homogénéiser le produit pendant le traitement ;
- travailler sous vide ou sous atmosphère contrôlée.
La température, la durée du traitement et l’intensité du mélange sont adaptées au polymère et aux propriétés recherchées. Pour certaines applications, les températures de fonctionnement peuvent se situer entre 100 et 300 °C, mais la plage applicable doit toujours être déterminée à partir des caractéristiques du produit.
Broyage des polymères
Les granulés, copeaux ou autres formes de polymères peuvent devoir être réduits en poudre avant leur utilisation en fabrication additive. La chaleur générée pendant le broyage risque cependant de ramollir ou de faire fondre les matériaux présentant une température de transition ou de fusion relativement basse.
Le broyeur à broches Contraplex CW de Hosokawa Alpine peut fonctionner avec un refroidissement cryogénique. L’abaissement de la température fragilise le polymère et facilite sa réduction granulométrique. La géométrie des broches, la vitesse des disques et les conditions de refroidissement sont sélectionnées en fonction du matériau et de la granulométrie recherchée.
Après le broyage, une étape de sélection permet d’éliminer les particules trop fines ou trop grossières.
Mélange et séchage des poudres métalliques
Les poudres métalliques utilisées en fabrication additive peuvent être sensibles à l’humidité, à l’oxygène, à la contamination ou aux sollicitations mécaniques. Le procédé doit également tenir compte des risques associés aux poussières métalliques fines.
Le sécheur conique à vis Nauta® réalise un mélange à faible cisaillement et un séchage par contact sous vide. Il peut être utilisé pour homogénéiser différentes fractions de poudre ou pour mélanger des matières neuves et recyclées tout en limitant la dégradation des particules.
Le sécheur conique à pales CPD peut être envisagé lorsqu’un transfert thermique plus élevé ou un mélange plus intensif est nécessaire. Selon la réactivité de la poudre, les équipements peuvent être conçus pour fonctionner sous un gaz inerte tel que l’argon ou l’azote.
Les matériaux de construction, la protection contre l’usure et les interfaces de chargement et de vidange sont définis en fonction de la composition de la poudre et du niveau de contamination admissible.
Sélection granulométrique par voie pneumatique
Une distribution granulométrique maîtrisée contribue à la fluidité de la poudre et à la formation régulière des couches. La plage appropriée dépend du matériau et du procédé d’impression utilisé. Les sélecteurs pneumatiques de Hosokawa Alpine permettent de séparer les particules en fonction de leur taille
Le sélecteur Turboplex ATP peut être utilisé pour différentes poudres dans une plage approximative de 5 à 150 µm, selon les propriétés de la matière et la configuration.
Le sélecteur TTSP réalise deux coupures granulométriques dans un même système. Il peut ainsi séparer simultanément :
- les particules fines susceptibles d’altérer l’écoulement ;
- la fraction de poudre recherchée ;
- les particules grossières ou les agglomérats.
Le rendement de la fraction utile dépend de la distribution granulométrique initiale, de la forme et de la densité des particules ainsi que des coupures recherchées.
Traitement des poudres recyclées
Après une opération d’impression, la poudre non utilisée peut avoir subi des modifications thermiques ou contenir des particules fines, des agglomérats ou des contaminants. Avant sa réutilisation, elle peut nécessiter un tamisage, une sélection granulométrique, un séchage ou un mélange avec de la poudre neuve.
La proportion de matière recyclée admissible dépend du matériau, du procédé d’impression et des spécifications du composant. Les équipements de traitement contribuent à préparer la poudre, mais la validation de son aptitude à être réutilisée reste propre à chaque application.
Intégration du procédé
Une ligne peut associer le stockage, le dosage, le mélange, le séchage, le broyage, la sélection, le tamisage, la récupération et le conditionnement des poudres. Pour les matières réactives, plusieurs étapes peuvent être réalisées sous atmosphère contrôlée et avec des transferts fermés.
Hosokawa Micron peut réunir ces opérations dans une installation intégrée de traitement des poudres. La configuration est définie en fonction du matériau, du procédé d’impression, de la capacité et des spécifications de la poudre.
Testez avant d’investir
Réalisez des essais avec vos propres poudres dans l’un de nos centres d’essais. Ils permettent d’étudier le conditionnement thermique, le séchage, le broyage ou la sélection, puis de définir les équipements et les principaux paramètres avant le changement d’échelle.
En savoir plus
Parlez à nos experts
Vous développez ou recyclez une poudre destinée à la fabrication additive ? Nos spécialistes vous accompagnent dans le choix et l’intégration des technologies adaptées à votre matériau.
Technologies de traitement durable
Hosokawa Micron conçoit des systèmes de traitement des poudres et des solides en vrac axés sur l’efficacité énergétique, l’optimisation des procédés et la performance à long terme des installations. Nous contribuons ainsi à rendre les procédés industriels plus durables.
