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L'Usine Matières premières

Trois technos pour imprimer en 3D des métaux sans poudre

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Plusieurs imprimantes 3D, qui arrivent ou vont arriver sur le marché, trouvent le moyen d’imprimer des pièces métalliques sans passer par du métal en poudre. L’objectif est d’aboutir à des procédés plus sûrs et plus propres, plus rapides aussi, tout en garantissant la qualité métallurgique des pièces fabriquées.

Trois technos pour imprimer en 3D des métaux sans poudre

Une imprimante à jet d’encre qui délivre en sortie une pièce métallique ? C’est en gros ce que proposent quelques start-up qui veulent ainsi éliminer la poudre des procédés de fabrication additive de métaux. Jusqu’ici, le procédé le plus utilisé pour imprimer des pièces métalliques en 3D effectue la fusion sélective par laser (SLM, Selective laser melting) sur un lit de métal en poudre. Avec des contraintes importantes en termes d’hygiène et de sécurité, les poudres étant très réactives. Mais des solutions sans manipulation de poudre arrivent sur le marché.

1-Des nanoparticules métalliques dans un liquide

Présentée en mai dernier aux Etats-Unis, l’imposante machine de l’israélien XJet fait en ce moment une première apparition européenne sur l’exposition formnext 2016, à Munich, dédiée à la fabrication additive. L’imprimante XJet utilise des buses d’impressions classiques (piézoélectriques), mais en guise d’encre, elles projettent un liquide contenant des nanoparticules métalliques en suspension. Le liquide est introduit dans la machine sous forme de cartouches fermées. L’objet à produire est construit couche par couche- d’épaisseur inférieure à 2 microns- et le point clé du procédé est d’évaporer instantanément le liquide porteur (à 300°C) pour ne laisser que les particules métalliques. Une étape supplémentaire de frittage à haute température fusionne les particules pour donner la pièce massive. Selon XJet, outre les avantages habituels de la fabrication additive, soit la complexité et la précision des formes que l’on peut obtenir, la technologie Nanoparticle Jetting serait jusqu’à 5 fois plus rapide que l’impression métallique de type SLM. Et donnerait une qualité métallurgique comparable  à celle de pièces fabriquées par des méthodes traditionnelles.

2-Des fils métalliques fondus

L’américain Vader Systems, avec le même objectif, procède différemment. Le métal- l’aluminium et ses alliages pour démarrer- alimente la machine sous la forme d’un fil, chauffé dans une chambre à 750°C. Le métal liquéfié est alors propulsé par des buses au moyen d’un champ électromagnétique. Les gouttes projetées, 1000 par seconde, ont une taille minimale de 200 microns. Vader Systems estime que sa machine MK1 peut être deux fois plus rapide qu’une imprimante à laser SLM. Une machine MK2, avec 10 buses d’impression, est annoncée pour 2018. Et l’entreprise promet que l’aluminium n’est qu’un début : d’autres métaux imprimables sont prévus.

3-Des gouttes métalliques éjectées

Une troisième option pour imprimer des métaux sans poudre résulte d’une coopération anglo-néerlandaise. Océ, entreprise hollandaise filiale de Canon, a conçu une tête d’impression capable d’éjecter des gouttes métalliques à des températures qui atteignent 1800°C, sous l’action d’une force électromagnétique. Intéressé par ce dispositif, une équipe de chercheurs de l’université de Nottingham (Additive manufacturing and 3D printing research group) a fait concevoir par la société Demcon (Pays-Bas) une machine à 4 têtes d’impression, qu’elle utilise pour ses recherches. La machine peut projeter de l’argent, de l’étain et du cuivre, et est plutôt destinée à explorer la fabrication de circuits électroniques 3D.
Sur son stand de l’exposition formnext de Fancfort, XJet  montre que sa machine peut aussi fabriquer des pièces en céramique, toujours en projetant un liquide chargé de nanoparticules.

Thierry Lucas

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