L'impression 3D est-elle la clé des pièces bon marché en fibre de carbone ?

Un jour, la fibre de carbone pourrait être à la hauteur de son engouement et rendre toutes nos voitures et nos avions plus légers et plus efficaces. Aujourd'hui, cependant, les pièces fabriquées à partir de ce matériau sont très chères et sont principalement utilisées dans les voitures de course, les voitures de sport haut de gamme et les nouveaux avions de ligne. Certains entrepreneurs parient maintenant que la clé pour fabriquer des pièces en fibre de carbone beaucoup moins chères et plus largement utilisées est la technologie d'impression 3D.

Les trois objets, fabriqués par MarkForged, montrent différents points du processus d'impression. La pièce finie est un composant d'un becquet de voiture de course.

L'imprimante Mark One dépose des couches de polymère et de fibre de carbone.

Les avantages de la fibre de carbone sont si grands - les pièces qui en sont faites peuvent être aussi solides que celles en aluminium tout en pesant moins - que quiconque peut se le permettre l'utilise déjà dans des applications aérospatiales et automobiles, déclare Greg Mark, PDG et fondateur de Cambridge , startup basée dans le Massachusetts MarqueForgé . Mais c'est trop cher pour le grand public, et une grande raison à cela est la façon dont il est fabriqué : un processus compliqué, laborieux et long avec de nombreuses étapes qui doivent être effectuées à la main (voir Où est l'automobile abordable en fibre de carbone ? ) . Mark explique que le nouveau processus mis au point par son entreprise est aussi simple que de concevoir la pièce sur ordinateur, d'appuyer sur un bouton et de récupérer la pièce plusieurs heures plus tard.

En haut : une prise d'air froid automobile fabriquée par Impossible Objects.
En bas : une hélice de drone fabriquée selon le procédé développé par Impossible Objects.

Selon Robert Swartz, président, fondateur et directeur de la technologie de la startup basée à Chicago, la possibilité d'imprimer des pièces en fibre de carbone rendra l'impression 3D beaucoup plus utile pour de nombreuses industries. Objets impossibles . La plupart des pièces en plastique fabriquées à l'aide des technologies d'impression 3D existantes ne fonctionnent pas assez bien pour être utilisées, par exemple, dans un drone. Il y a un réel besoin de fonctionnalité, dit Swartz, et cela nécessite de meilleurs matériaux.

Techniquement, les pièces en fibre de carbone sont constituées de matériaux composites produits en combinant précisément la fibre de carbone avec un polymère. Fabriquer un composite en fibre de carbone avec une imprimante 3D est un défi car la fibre de carbone n'est pas propice aux têtes d'impression conventionnelles. (Comme le dit Mark, le matériau les obstrue énormément.)

MarkForged a contourné ce problème en inventant un tout nouveau matériau précurseur qui peut être imprimé via une tête d'impression propriétaire. Le premier produit de la société, une imprimante appelée Mark One, qui coûte 5 499 $, comprend la nouvelle tête d'impression ainsi qu'une seconde, plus traditionnelle, qui extrude un polymère thermoplastique. Chaque couche d'une pièce imprimée contient une combinaison prescrite de thermoplastique et de fibre de carbone.

Impossible Objects a développé un procédé qui évite d'avoir à imprimer de la fibre de carbone. Au lieu de cela, cela commence par des feuilles de fibre de carbone. Au-dessus de chaque feuille, une imprimante à jet d'encre dépose une solution claire dans un dessin précis, selon des instructions numériques. De la poudre de polymère est ajoutée et elle adhère au motif imprimé. Les feuilles sont empilées et chauffées, provoquant la fusion du polymère et sa liaison à la fibre. Une dernière étape de sablage élimine les parties des feuilles de fibres qui ne sont pas liées au polymère. Impossible Objects fabrique des pièces sur commande et développe une machine qu'il pourrait vendre aux entreprises qui souhaitent utiliser le processus pour fabriquer leurs propres pièces.

Impossible Objects utilise une tête d'impression à jet d'encre pour imprimer des motifs sur des feuilles de fibre de carbone.

Le sablage élimine l'excès de fibre de carbone.

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