Desktop Metal se lance dans l’impression 3D composite à fibres de carbone

imprimante 3D à fibres de carbone

Connu comme le spécialiste de l’impression 3D métal à dépôt de fil, le fabricant américain Desktop Metal vient de créer la surprise en annonçant le lancement de sa première imprimante 3D composite à fibres de carbone continues. Dénommée Fiber™, cette machine de bureau reposerait sur un procédé combinant l’impression FFF (dépôt de matière fondue) et une version miniaturisée d’une technologie appelée AFP, pour « micro-remplacement automatisé de la fibre » (μAFP). Le mariage des deux permettrait d’imprimer des pièces composites à fibres continues de carbone ou de verre, avec des niveaux de résistance et de rigidité élevés.

Longtemps enfermés dans des applications haut de gamme comme la compétition automobile, les composites touchent désormais de nombreux secteurs industriels. Dans une industrie comme l’aérospatiale où la chasse aux kilos superflus est une préoccupation majeure pour gagner en performance et faire des économies de carburant, l’emploi de matériaux composites permet l’allègement des structures en remplaçant le métal par des polymères renforcés en fibres. Les pièces ainsi obtenues sont plus légères, avec un niveau de résistance équivalent, voir même supérieur.

Pour rappel les fibres composites se fabriquent traditionnellement selon deux méthodes, soit en enroulant des filaments autour d’un mandrin, soit en tissant des fibres de carbone entre elles. Non seulement cette technique est souvent incompatible avec les cycles de production courts imposés par certains secteurs, mais elle limite grandement les possibilités en matière de formes géométriques. C’est la raison pour laquelle plusieurs fabricants, Markforged en tête, puis Anisoprint, Impossible Object et plus récemment Stratasys, se sont lancés sur ce créneau.

La fibre de carbone combinée à des thermoplastiques haute performance

imprimante 3D de bureau composites pour le carbone

Pour développer sa technologie d’impression 3D composite, Desktop Metal a fait l’acquisition de Make Composites, une entreprise de matériaux basée dans le Massachusetts, spécialisée dans la fabrication de petites pièces composites. Par la suite c’est le Dr. Konstantine Fetfatsidis, anciennement fondatrice et PDG de Make Composites, qui a été nommée vice-présidente des produits composites de Desktop Metal.

« En tant qu’utilisateur de longue date de la technologie AFP de plusieurs millions de dollars pour divers programmes d’aérostructures du développement à la production, je suis enthousiasmé par l’idée d’introduire la technologie AFP dans l’atelier de fabrication pour des pièces plus petites et plus complexes », a commenté Fetfatsidis. « Cette nouvelle technologie d’impression apporte enfin les propriétés matérielles des composites AFP à de petites pièces de moins de 15 kg, ce qui nécessiterait généralement un outillage coûteux, un travail manuel important, des consommables multiples et des cycles de processus longs et multi-étapes. »

Si pour l’heure au sait assez peu ce choses quand fonctionnement exact de sa technologie, Desktop Metal évoque la possibilité de déposer plusieurs couches de ruban de fibres de carbone dans différentes directions pour optimiser leur résistance. Mieux encore, la fibre de carbone continue pourrait être combinée avec un matériau imprimable en 3D tels que des thermoplastiques haute performance comme le PEEK, le PEKK ou encore le Nylon. Des pièces deux fois plus résistantes que l’acier et cinq fois moins lourdes pourraient être ainsi fabriquées avec cette méthode. Pour changer facilement de matériaux, un changeur d’outils capable de stocker jusqu’à 4 têtes différentes équipe les machines.

Rendre l’impression 3D composite plus accessible aux fabricants

Manivelle pour pédalier imprimé avec la technologie d'impression 3D carbone μAFP

Manivelle pour pédalier imprimé avec la technologie d’impression 3D carbone μAFP

Grâce à sa technologie μAFP, Desktop espère rendre l’impression 3D composite plus accessible aux fabricants qui utilisent souvent des pièces composites pour le prototypage par exemple, mais aussi les pièces critiques destinées à la consommation finale qui nécessitent une rigidité élevée et des délais de mise en œuvre rapides, des gabarits de montage et des composants légers. De nombreux secteurs sont concernés, notamment l’automobile, l’électronique, la marine ou encore le médical.

Desktop Metal propose deux versions de son imprimante 3D de bureau via un service d’abonnement sur une période de trois ans minimum. Le premier appelé Fiber est proposé au prix de 5 495 $ par an. Il se destine à la production de pièces avec des composites continus ayant une porosité inférieure à 1 % et jusqu’à 60 % de charge continue de fibres. La société affirme que les pièces ignifuges produites sur ce système pourrait résister à des températures élevées allant jusqu’à 250 degrés Celsius, en plus des pièces conformes ESD.

Plus abordable, soit 3 495 $ par an, le deuxième modèle baptisé Fiber LT peut produire des pièces à haute résistance, conformes aux normes ESD et non marquantes, en utilisant des fibres continues avec une porosité inférieure à 5 % avec des thermoplastiques PA6. Les systèmes pourraient créer des composants qui seraient jusqu’à 60 fois plus rigides et 75 fois plus résistants que les pièces en plastique ABS.

Disposant toutes les deux d’un volume d’impression de 310 x 240 x 270 mm, les machines sont d’ores et déjà disponible en précommande. Les premières expéditions sont annoncées pour le printemps prochain.