Comme la plupart d’entre nous le savent, la communauté de l’impression 3D repose en grande partie sur des imprimantes 3D FDM de bureau qui peuvent imprimer des objets avec une variété de filaments de plastique. Bien que très amusant et très utile pour le prototypage et la conception, cette technologie manque largement le potentiel de pouvoir créer des produits commercialisables en fait. Les objets en plastique ne sont tout simplement pas assez solides et détaillés, ce qui constitue un obstacle de taille pour cette technologie de fabrication additive.
Les entreprises d’impression 3D mettant l’accent sur des produits grand public, elles ont donc tendance à compter sur l’impression en métal, mais qui présente aussi avec quelques inconvénients. L’impression de métal en 3D est le processus avec lequel les pièces sont fabriquées par un laser qui fait fondre ensemble des métaux aux performances élevées, couche par couche.
Cette technologie, appelée frittage sélectif par laser (aussi connu comme l’impression 3D SLS), est capable de produire des résultats très détaillés, mais il existe quelques problèmes inhérents à ces métaux en poudre.
En fait, ceux-ci contiennent naturellement des oxydes, ce qui limite la force inhérente du métal dans la durabilité. Il pourrait être préférable de les considérer comme de petites bulles dans le matériau qui rend la structure moins solide, tout comme les bulles dans la pâte ou le béton le ferait.
C’est une très mauvaise chose. Ce serait comme avoir de petits trous d’épingle dans une vitre, ajoutant ainsi beaucoup d’endroits où le verre pourrait se briser. Les poudres de ces alliages de fusion à haute température sont difficiles à faire et ils ont beaucoup d’oxydes, de sorte que cela peut ne pas être aussi résistant et conduire à des échecs.
Autres inconvénients inhérents à l’impression 3D de métal sont le manque de qualité et de variété: il n’y a que quelques alliages qui sont à la fois adaptés à l’impression 3D et SLS, et disponibles en quantités suffisantes.
Comme l’a dit James Bredt, un co-fondateur de Viridis 3D, spécialisée dans cette technologie: «Il est un petit marché. Les fabricants de ces poudres métalliques sont d’énormes entreprises qui fabriquent des poudres pour différentes industries. La plupart ne fonctionnent pas vraiment sur ces machines laser. Elles ne sont pas adaptées pour produire des objets avec une pureté aussi élevée, de sorte que vous avez besoin d’un procédé par de frittage laser. »
Tout cela est ce qui inspiré une toute nouvelle initiative scientifique par le Dr Apelian, en collaboration avec des chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory et Viridis 3D, une société spécialiste de l’impression 3D basée à Woburn, Massachussetts.
Ensemble, ils font des recherches sur l’utilisation de métaux dits semi-solides qui peuvent être extrudés, plutôt que gravés au laser. Ce nouveau matériau métallique très intéressant pourrait surmonter tous les problèmes associés à l’impression 3D de métal, et pourrait donc facilement révolutionner l’industrie de l’impression 3D.
Cette nouvelle méthode d’impression en métal est également couplée à un autre avantage essentiel: réduire les coûts énergétiques et aussi coûts globaux ainsi.
Comme un scientifique de Viridis l’a déclaré: «Si vous utilisez des lasers et donc des poudres, vous devez faire en sorte que la matière chauffe jusqu’à une couleur blanche pour obtenir que les matériaux fusionnent. Une température plus basse signifie que moins d’énergie est nécessaire pour fabriquer la pièce et c’est une partie importante du coût … Un des coûts importants du processus est maintenant n’est plus significative »
Le Dr. Apelian a continué à spéculer sur les possibilités nouvelles que ce matériau apporte. D’une part, cette technologie sera en mesure de travailler avec un plus large éventail de métaux – en particulier les superalliages – qui sont appropriés pour des objets comme les implants médicaux ou les composants militaires:
Tout le monde a de genoux de tailles différentes tailles. Si l’on pouvait imprimer un nouveau genou personnalisé pour quelqu’un qui s’adapte tout de suite, il y aurait moins de douleur et de traitement médical physique. Il existe beaucoup d’applications où vous ne fabriquez pas 100 000 pièces pour des véhicules automobiles.
Vous pourriez fabriquer des pièces sur mesure à l’unité ou pour une petite dizaine. Ce sont des applications à haute intégrité, comme les pièces de moteurs d’avions ou de pièces existantes que personne ne fait plus. Cela va révolutionner la façon dont nous fabriquons des objets qui sont personnalisés.
Toutefois, le contrôle des métaux semi-solides n’est pas aussi facile que l’extrusion plastique à base de filament FDM. Comme le professeur spécule, «Comment contrôlez-vous des métaux gluants et mous, afin d’avoir une grande précision lorsque vous effectuez le dépôt? Je dois contrôler la thixotropie ou comment les changements de débit dans le cadre de l’application d’une force. Je dois m’assurer qu’il coule de manière contrôlée’
Le Dr Apelian a déclaré qu’il faudra encore 12 à 18 mois pour faire appel à des métaux semi-solides dans un environnement de test, et il faudra un certain temps avant que ce concept révolutionnaire puisse être appliqué de façon commercialisable.
Tout le concept de métaux gluants qui peut être imprimé en mode vaguement FDM est néanmoins très intéressant et arrive avec une foule d’options négociables. Comme Joe Kempton, analyste pour le cabinet d’études de marché Canalys a remarqué: «Il est tout à fait intéressant.
Peut-être l’un des plus grands obstacles pour l’impression 3D elle-même est la quantité limitée de matériaux que vous pouvez imprimer avec … Ce qu’ils veulent vraiment est une large gamme d’alliages à hautes performances ou des superalliages.
La raison pour laquelle ces industries sont à la recherche de superalliages, est parce qu’ils ont souvent une très grande durabilité et de haute performance sous pression. Ils sont résistants à l’oxydation et à la corrosion.
http://www.wpi.edu/academics/me/news/nov10diran.html
