Cette machine pourrait-elle pousser l'impression 3D dans les grandes ligues de fabrication ?

L'inventeur d'un nouveau type d'imprimante 3D affirme que son groupe de recherche construira une machine massive capable de produire en masse des pièces en plastique à des prix compétitifs d'ici deux ans.

Une version plus grande de cette machine de frittage à grande vitesse est actuellement en préparation.

La fabrication de pièces en plastique couche par couche selon des instructions numériques est un processus très lent par rapport aux méthodes conventionnelles. C'est pourquoi la fabrication additive - ou l'impression 3D, comme on l'appelle plus communément - n'a jusqu'à présent été économique que pour la fabrication de petits lots de produits de niche comme les implants dentaires et les coques d'aides auditives. La nouvelle technique pourrait augmenter le nombre de pièces pouvant être fabriquées de manière économique de plusieurs milliers à des millions à la fois, du moins pour les petits objets compliqués.

Par rapport aux technologies conventionnelles telles que le moulage par injection, la fabrication additive pourrait réduire considérablement l'utilisation de matériaux et éliminer les machines-outils coûteuses nécessaires à la réalisation de certaines formes compliquées. Cela rend également plus pratique la conception d'architectures uniques pour des pièces qui, par exemple, pourraient contribuer à rendre les automobiles et les avions plus légers et plus économes en carburant (voir 10 Breakthrough Technologies 2013 : Additive Manufacturing ).

Neil Hopkinson , professeur de génie mécanique à l'Université de Sheffield au Royaume-Uni, développe la nouvelle méthode, appelée frittage à grande vitesse, depuis plus d'une décennie.

Les machines de frittage laser construisent des objets en utilisant un laser à point unique pour fondre et fusionner de fines couches de polymère en poudre, une par une. Hopkinson a remplacé le système laser, à la fois coûteux et lent, par une lampe infrarouge et une tête d'impression à jet d'encre. La tête d'impression délivre rapidement et avec précision des motifs de matériau absorbant les radiations sur le lit de poudre. Par la suite, l'exposition de la poudre à la lumière infrarouge fond et fusionne la poudre en motifs, et la machine crée des couches minces, une par une, de la même manière que le frittage au laser, mais beaucoup plus rapidement.

Le groupe de Hopkinson a déjà montré que la méthode fonctionne à une échelle relativement petite. Ils ont également calculé que, compte tenu d'une surface de construction suffisamment grande, le frittage à grande vitesse est de l'ordre de 100 fois plus rapide que le frittage au laser de certains types de pièces, et qu'il peut être compétitif avec le moulage par injection pour fabriquer des millions de petits, pièces complexes à la fois, dit Hopkinson. Maintenant, le groupe construira réellement la machine, grâce au financement du gouvernement britannique et de quelques partenaires industriels.

Le frittage à grande vitesse a le potentiel d'être très rapide, et le processus pourrait finir par être beaucoup moins cher que le frittage laser dans certains cas, dit Phil Reeves , vice-président du conseil stratégique de Stratasys, l'un des principaux fabricants de nombreux types de machines et de matériaux de fabrication additive. Cependant, beaucoup de travail est encore nécessaire pour développer des matériaux qui peuvent fonctionner avec le processus si l'objectif est de concurrencer le moulage par injection, dit-il. À en juger par ce que Hopkinson a rendu public, la gamme de polymères qui fonctionnent avec le frittage à grande vitesse est limitée par rapport à celle du moulage par injection, dit Reeves, et de nombreux polymères industriels peuvent ne pas être compatibles avec le processus, car il repose sur la combinaison de la poudre avec un matériau supplémentaire absorbant la lumière.

Un autre défi potentiel à la commercialisation de la technologie de Hopkinson, dit Reeves, est que Hewlett-Packard développe une technologie très similaire. Bien que peu de détails soient connus sur le système de HP, appelé Fusion multi-jets , il est clair qu'il utilise également une tête d'impression à jet d'encre qui peut fournir à la fois un matériau absorbant les radiations et un autre matériau qu'il appelle un agent de détail.

Pour ce que ça vaut, le frittage à grande vitesse de Hopkinson est breveté et la propriété intellectuelle appartient à l'ancienne institution de Hopkinson, l'Université de Loughborough, qui a concédé la technologie sous licence à plusieurs entités, dont la société d'impression 3D allemande. Voxeljet . Hopkinson affirme que la machine que son groupe construit actuellement sera en mesure de fournir des matériaux supplémentaires, tels que des encres conductrices utilisées pour imprimer des appareils électroniques, ce qui reste un grand défi technique pour la fabrication additive. Je ne crois pas que HP planifie cela, dit-il.

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