L’impression d’une pièce multi-matériaux a été possible avec les technologies de modélisation par dépôt fondu et d’impression 3D à jet d’encre, mais pas tant avec le frittage laser sélectif (SLS), où une pièce est limitée à un seul matériau uniforme. L’impression 3D en poudre multi-matériaux, même si ce n’est pas un nouveau concept, avait été difficile à développer jusqu’à présent.

Au premier trimestre de cette année, le fabricant belge Aerosint a annoncé des tests réussis pour l’impression de pièces bimétalliques avec de l’acier inoxydable et des alliages de cuivre et travaille sur le développement de sa technologie exclusive de fusion de poudre laser qui combine des métaux et des polymères, séparément ou simultanément, y compris le PEEK, le PPS et les céramiques potentielles et Matières organiques. Les progrès des technologies d’impression 3D telles que SLS pour inclure le multimédia étendraient leur portée bien au-delà des applications et des capacités des pièces monobloc – c’est ainsi que la plupart des pièces se trouvent dans le monde réel.

Les chercheurs Hod Lipson et John Whitehead du département de mécanique de l’Université de Columbia (États-Unis) ont développé une nouvelle méthode utilisant un laser inversé et des plaques de verre transparentes pour imprimer des matériaux multimédias à l’aide de la technologie SLS. Dans leur approche SLS, le laser ne pointe pas vers le bas dans le lit de poudre, mais vers le haut.

Laser ascendant dans SLS près de Columbia. Image gracieuseté de Columbia Engineering

Au lieu du lit de poudre, de fines couches de matériau en poudre sont revêtues sur des plaques de verre et le laser passe à travers une plaque de verre inférieure pour faire fondre la couche. La plaque avec le matériau fusionné sélectivement (en utilisant un dessin virtuel préprogrammé) se soulève ensuite et se déplace vers une autre plaque, revêtue d’un autre matériau, et le processus est répété.

Partie conceptuelle multimédia utilisant SLS. Image courtoisie de Columbia Engineering

Avec la fusion sélective et des feuilles de verre avec plusieurs matériaux (ce qui élimine également le besoin d’un lit de poudre et économise l’utilisation de matériau), des pièces peuvent être construites qui combinent des matériaux en une seule couche ou forment un empilement de matériaux différents dans chaque couche. Pour valider leur preuve de concept, les chercheurs ont imprimé une pièce de 2,18 mm d’épaisseur 50 couches en TPU ainsi qu’une pièce multimédia combinant nylon et TPU. De telles avancées dans l’impression 3D SLS sont significatives, comme le souligne Lipson,

Maintenant, laissez-moi vous demander, combien de produits sont fabriqués à partir d’un seul matériau? Les limites de l’impression sur un seul matériau ont hanté l’industrie, bloquant son expansion et l’empêchant d’atteindre son plein potentiel. « 

Cette approche permet également une vue complète de la pièce imprimée lorsqu’elle est imprimée – au lieu de ne pouvoir la voir (ou identifier les défauts) que lorsqu’elle émerge et est dépoussiérée du lit de poudre. John Whitehead a expliqué cette limitation,

»… dans une imprimante standard, car chacune des couches successives appliquées est homogène, le matériau non fusionné obscurcit votre vision de l’objet en cours d’impression jusqu’à ce que vous retiriez la pièce finie à la fin de le cycle. Pensez à l’excavation et à la façon dont vous ne pouvez pas être sûr que le fossile est intact avant de le retirer complètement de la saleté environnante. Cela signifie qu’une erreur d’impression ne sera pas nécessairement trouvée tant que l’impression n’est pas terminée, ce qui fait perdre du temps et de l’argent. « 

Il convient de noter que, par rapport aux chercheurs de Columbia, l’approche d’Aerosint utilise des lits de poudre avec un laser descendant et plusieurs rouleaux pour déposer et faire fondre la quantité de poudre requise pour chaque motif de couche.

«Cette technologie a le potentiel d’imprimer des circuits embarqués, des composants électromécaniques et même des composants robotiques. Elle pourrait fabriquer des pièces de machine avec des alliages gradués dont la composition du matériau change progressivement de bout en bout, comme une aube de turbine avec un matériau utilisé pour le noyau et divers matériaux utilisés pour les revêtements de surface », a noté Lipson. «Nous pensons que cela élargira le frittage laser à un plus large éventail d’industries en permettant la fabrication de pièces multimatériaux complexes sans assemblage. En d’autres termes, cela peut être la clé pour faire passer l’industrie de la fabrication additive de l’impression uniquement de pièces uniformes passives à l’impression de systèmes intégrés actifs,

C’est pourquoi l’équipe de Columbia Engineering continue d’étendre ses recherches pour inclure les résines et les matériaux métalliques avec une combinaison beaucoup plus large de propriétés – et peut-être dans un proche avenir, les limites de l’impression 3D dans les matériaux multimédias, à une échelle, vont être éliminés et les entreprises ou les consommateurs peuvent imprimer des pièces ou des appareils réels au besoin réellement utilisé directement à partir de l’imprimante.



Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *