L’impression 3D se met aux composites au salon JEC World

Sur le salon des matériaux composites JEC World, qui se tient du 14 au 16 mars à Paris Nord Villepinte, le mariage entre l'impression 3D et les composites donne naissance à des innovations étonnantes. Tour d’horizon. 

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L’impression 3D se met aux composites au salon JEC World

D’un côté de nouveaux matériaux plus légers et résistants, de l’autre une technologie de fabrication permettant des formes complexes. Ensemble, composites et impression 3D pourraient faire des miracles. C’est du moins ce qu’espèrent nombre d'exposants du salon des matériaux composites, le JEC World, qui se tient à Paris Nord Villepinte du 14 au 16 mars. Aucun corner n’est encore dédié à l’impression 3D, mais les pièces réalisées grâce à cette technologie sont disséminées un peu partout sur le salon.

Nouveau matériau renforcé de fibres de carbone pour Stratasys

L’américain Stratasys, l’un des géants de la 3D, a même investi dans un stand pour présenter son tout nouveau matériau baptisé "Nylon 12", un thermoplastique renforcé de fibres de carbone, compatible avec son imprimante Fortus 450. "La difficulté était de faire en sorte que le système résiste à la fibre de carbone. Si vous avez d’un côté des composants en acier et de l’autre de la fibre de carbone, et que les deux sont frottés l'un contre l'autre, la fibre de carbone gagne !", résume Allisa Wild, spécialiste en outillage et composite chez Stratasys.

Un prototype de pédale de frein imprimé en Nylon12, le thermoplastique renforcé en fibres de carbone de Stratasys

Avec ce nouveau matériau, censé être beaucoup plus résistant qu’un thermoplastique classique, Stratasys vise le marché de l’aéronautique et de l’automobile. "Le Nylon 12 pourrait notamment être utilisé pour fabriquer des outils de production ou des prototypes fonctionnels", avance Alissa Wild.

Biocomposites recyclables

En termes de composite, le français Nanovia a pris de l’avance par rapport à Stratasys. La PME bretonne expose sur le JEC ses rouleaux de filaments en thermoplastiques biosourcés à base de fibres de lin, carbone et fibres d’aramide, compatibles avec la plupart des imprimantes 3D FDM (par extrusion de fils). Ces matériaux sont commercialisés depuis fin 2015 après deux années de R&D, en partenariat avec l’Institut de recherche Dupuy de Lôme (IRDL) et le plateau technique Compositic. Nanovia assure en produire autour de 20 tonnes par an aujourd'hui.

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Pourquoi les filaments biosourcés intéressent l'impression 3D

"Ce type de matériau intéresse des secteurs très divers. Le thermoplastique à base de fibres de lin est utilisé par les architectes et les designers pour son aspect bois. Il est aussi garanti sans perturbateur endocrinien, ce qui n’est pas le cas de la plupart des filaments pour imprimante 3D, donc il peut être utilisé à l’école par exemple. Le thermoplastique à base de fibres de carbone intéresse surtout l’aéro et l’auto", détaille Jacques Pelletier, le dirigeant de Nanovia.

L’innovation la plus impressionnante issue du mariage entre composite et impression 3D reste le travail des ingénieurs du laboratoire +Lab de l’école Polytechnique de Milan en collaboration avec le roboticien Kuka et le spécialiste de la fibre de verre Owens Corning. Leur technologie baptisée "Atropos" n’est malheureusement pas exposée sur le salon, mais l’équipe a reçu le prix de la meilleure innovation pour la catégorie "Impression 3D" décerné par JEC. Leur système, qui s’inspire du comportement du ver à soie, inclut un bras robotisé 6 axes de Kuka qui dépose de la fibre continue imbibée de résine thermodurcissable. Le mélange est instantanément polymérisé grâce à une lampe UV. La forme des pièces et la trajectoire du robot sont optimisées grâce à un algorithme, développé par le +Lab sur le logiciel Grasshooper.

Algorithme pour renforcer la solidité du matériau

Cet algorithme permet de contrôler l’orientation des fibres pendant la production et ainsi renforcer la solidité du matériau.
Pour le moment +Lab utilise de la fibre de verre et de la fibre de carbone pour ses impressions, et travaille actuellement sur d’autres matériaux composites comme de la fibre d’aramide. La technologie est pour le moment au stade du laboratoire, mais pourrait intéresser l’industrie, l’aéronautique et l’automobile notamment.

Dans la vidéo ci-dessous, le robot "Atropos" imprime une pale d’hélice.

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