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Et le soudage par ultrasons devint technologie d'impression 3D

L'utilisation du soudage par ultrasons de métaux est bien connue des industriels. Le procédé pourrait prendre un coup de jeune avec la technique d'impression 3D basée sur les ultrasons développée par Fabrisonic, une entreprise américaine créée en 2011.

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Et le soudage par ultrasons devint technologie d'impression 3D
Une des imprimantes 3D développée par Fabrisonic

Le soudage par ultrasons de matériaux, qu'il lie des thermoplastiques, des métaux, voire des produits alimentaires existe depuis plusieurs années. Fabrisonic, une joint-venture créée en 2011 entre Solidica et EWI, deux sociétés américaines spécialisées dans les technologies de production, a amélioré la technique pour développer l’UAM (Manufacturing Additive Ultrasons), une technique de fabrication additive qui consiste à construire des objets métalliques solides par soudage ultrasonique d’une succession de bandes de métal en une forme 3D.

L’idée est simple : si l’on peut souder ensemble deux feuilles métalliques avec des ultrasons, pourquoi ne pas répéter l’opération de manière à créer un objet constitué de centaines de milliers de couches métalliques ? En combinant la technique avec une fraiseuse pour la finition, l’UAM peut créer de profondes fentes, des creux, des structures internes en treillis ou alvéolées, et d’autres géométries complexes impossibles à réaliser avec des procédés de fabrication soustractive classiques. La technique fonctionne aussi bien avec l’aluminium que le cuivre, l’acier inoxydable ou encore le titane.

En vidéo, la création d'une pièce métallique par fabrication additive ultrasonique :

Intégrer sans risque des matériaux intelligents

La technique présente aussi un réel avantage dans le fait que les métaux n’ont pas à être chauffés pour le soudage. Il devient ainsi possible d’intégrer directement dans la structure des appareils électroniques (capteurs, actionneurs, circuits de communication, etc.) ou des « matériaux intelligents » (des plastiques aux propriétés piezoélectriques qui servent comme capteurs passifs par exemple) sans risque de les dégrader par la température.

Ci-dessous, des capteurs sous forme de bandes plastiques intégrés dans de l’aluminium solide :

Philippe Passebon

 

Le soudage par ultrasons, une technique bien connue

Le soudage par ultrasons de feuilles métalliques est obtenu à partir des vibrations mécaniques transmises à une sonotrode. Les vibrations de hautes fréquences sont dites ultrasoniques car situées dans les fréquences de 20 et 70 kHz. La sonotrode transfère localement la vibration en tapant sur l’une des feuilles de métal maintenues ensemble sous pression. La friction des deux éléments provoque un échauffement suffisant pour créer une fusion intermoléculaire, et in fine souder les pièces entre elles.

 

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