Poly-Shape allège les métaux grâce à la fusion laser

Pour répondre aux besoins d'un de ses clients dans le médical, Poly-Shape a revu son procédé de fusion laser pour réaliser des pièces avec une structure poreuse. Une avancée technologique qui pourrait avoir des retombées dans l'aéronautique et l'automobile.
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LE PROBLÈME : FABRIQUER DES PIÈCES POREUSES ET RÉSISTANTES

Poly-Shape est spécialisée depuis 2007 dans la fabrication de pièces métalliques fonctionnelles par fusion laser, notamment pour l'aéronautique, l'automobile et l'outillage. En 2008, la société est contactée par OBL Technologies, qui commercialise des implants en titane sur mesure pour la chirurgie de la face et du crâne. La PME souhaite disposer de prothèses avec une structure plus fine, alvéolée, afin de favoriser la guérison osseuse des patients. OBL a passé en revue plusieurs techniques disponibles : la fusion laser est la seule à même de répondre à ce cahier des charges. Mais les premières pièces fabriquées par des sous-traitants n'ont pas les caractéristiques mécaniques requises.

LA SOLUTION : POUSSER LES CAPACITÉS DE LA FUSION LASER

Poly-Shape démarre les essais de fabrication pour OBL Technologies en 2009, sur le mode collaboratif. La société a déjà tenté de produire des structures en titane poreux, mais pour des applications dans l'automobile et l'aéronautique. « Nous rencontrions à l'époque des problèmes de dimensionnement de pièce, par rapport aux propriétés mécaniques désirées », raconte Stéphane Abed, PDG de Poly-Shape. A contrario, son partenaire du médical lui fournit la géométrie exacte à produire. Reste à adapter l'outil de fusion laser pour réaliser cette forme complexe. « Nous avons notamment abaissé le taux de pureté en oxygène dans la chambre de fabrication, ce qui permet de donner plus de liberté de formes », poursuit le dirigeant. La création de pores dans le titane demande aussi de soigner l'état de surface de la pièce pour éviter la formation d'impuretés, qui risquent d'entraîner par la suite un largage de particules, indésirable pour ce type d'implants. Pour s'en prémunir, Poly-Shape a travaillé à l'optimisation du dépôt de billes de titane avant la fusion. Enfin, la fabrication de géométries complexes par cette technique s'effectue en général avec des supports dans la machine, pour éviter certains défauts de la pièce. Ce qui nécessite une étape d'usinage post-production, qui allonge les délais de fabrication. Comme cela n'était pas envisageable pour son client, Poly-Shape a fait le choix de se passer de support.

LE RÉSULTAT : NOUVEAUX DÉBOUCHÉS POUR POLY-SHAPE

Début 2011, OBL se déclare satisfait du résultat obtenu par Poly-Shape. Depuis, les implants en titane poreux ont bénéficié à une soixantaine de patients. Le temps de fabrication, d'une douzaine d'heures, est à peine plus long que pour des pièces pleines. La porosité du titane est quant à elle augmentée de 50 à 60 %, ce qui permet d'approcher la densité des os naturels et d'améliorer la répartition des charges au niveau du squelette. Poly-Shape souhaite se servir de cette technique innovante pour l'automobile et l'aéronautique. Notamment en appliquant le procédé de fabrication de pièces poreuses à d'autres métaux : « avec des métaux légers, comme l'aluminium, on peut obtenir une densité très basse. Les pièces très légères ainsi obtenues pourraient concurrencer le plastique, avec de meilleures caractéristiques mécaniques », estime Stéphane Abed. La TPE développe aussi des roues de turbines alvéolées, 50 % plus légères que les roues standards, capables d'alléger le moteur et la consommation de carburant de véhicules de sport automobile ou d'avions de petite série.

ccPOLY-SHAPE EN BREF

Cette TPE française de fabrication directe et prototypage rapide par fusion laser, créée en 2007, est implantée à Saint-Pierre du Perray (91). Elle est active dans quatre secteurs : l'outillage, le médical, l'aéronautique et l'automobile.

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