Fabrication additive : le CNRS et l’institut Jean Lamour ouvrent la voie à l’impression d’aimants permanents complexes

Des aimants permanents à géométrie complexes pouvant être utilisés dans des moteurs ou des capteurs magnétiques. Telle est la promesse de la nouvelle technologie d’impression 3D mise au point par une équipe de l’Institut Jean Lamour de Nancy, dont les travaux ont été dévoilés le 21 octobre par le CNRS. Ces recherches ont été menées par des scientifiques du laboratoire Matériaux et procédés additifs dirigé par Samuel Kenzari, ingénieur de recherche CNRS, et du Centre de compétence magnétisme et cryogénie, chapeauté par Thomas Hauet, enseignant-chercheur à l’université de Lorraine.

L’impression 3D de plasto-aimants

Les chercheurs ont mis au point un nouveau matériau pouvant être mis en œuvre avec une imprimante fonctionnant par dépôt de fil fondu (FDM). Il est composé d’un mélange de polymère et de particules de néodyme, un matériau ferromagnétique aux propriétés bien connues. « L’impression 3D de plasto-aimants [pièces en polymères magnétiques, ndlr], chargées avec des particules ferromagnétiques n’est pas une nouveauté », explique Samuel Kenzari. « mais elle nécessitait jusqu’à présent une phase de post traitement lourde et coûteuse pour orienter magnétiquement le matériau, car il faut le soumettre à un fort champ magnétique ».

Samuel Kenzari, Thomas Hauet et Quentin Perrin, à l'époque ingénieur au laboratoire Matériaux et procédés additifs, ont imaginé un procédé permettant de réaliser cette orientation magnétique in-situ, dans l'imprimante. Le système, dont les détails sont encore tenus secrets par les chercheurs, s’adapte à l’imprimante FDM et produit un champ magnétique lors de l'impression créant ainsi une aimantation d’orientation contrôlée dans la pièce. Celle-ci peut comporter des zones d’orientations magnétiques différentes.

Vers l’impression 4D

« C’est un véritable verrou technologique que nous avons réussi à lever », pointe Samuel Kenzari, «Et les applications potentielles sont énormes. » Au-delà d’aimants permanents de formes complexes, pouvant être utilisés dans des moteurs électriques ou des capteurs, le contrôle précis du magnétisme ouvre la voie à la création de pièces imprimées en 4D, c’est-à-dire capable d’évoluer en réponse à des stimuli extérieurs. Ce nouveau procédé pourrait ainsi permettre la création de pièces imprimées activables à distance via des champs magnétiques.

Cette technologie a fait l’objet d’un transfert vers une PME alsacienne BBFil, qui conçoit actuellement des imprimantes intégrant ce système de contrôle de l’orientation magnétique. Les première machines devraient être commercialisées en 2022. Elle se destine dans un premier temps aux Fablabs et aux écoles, pour la mise au point de petits prototypes. Les chercheurs de l'institut Jean Lamour travaillent à étendre ce procédé à d’autres techniques d’impression, d’avantage tournées vers l'industrie.

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