Interview : le français Nanoe lance une gamme de filaments pour rendre l’impression 3D céramique plus abordable

impression 3D céramique

Domaine relativement nouveau par apport aux autres segments de l’impression 3D que sont le plastique et le métal, la céramique laisse entrevoir elle aussi un bel avenir pour ses procédés. Selon un rapport de Smartech Publishing, l’impression 3D céramique pourrait atteindre sa pleine maturité d’ici 5 ans, pour devenir une technique de fabrication établie dans différents secteurs. Sa grande résistance thermique et mécanique, sans oublier ses capacités d’isolation électrique, en font en effet un matériau apprécié par de nombreuses industries comme l’aérospatial ou l’automobile.

Après 3DCeram, voilà qu’un nouvel acteur, la société francilienne Nanoe, vient renforcer les rangs de la filière française. Fournisseur de matières premières céramiques, axé sur la céramique technique pour les industries de haute technologie, cette entreprise implantée dans l’Essonne s’est lancée le défi de rendre l’impression 3D céramique plus abordable en développant des filaments pour imprimantes 3D de bureau. Curieux d’en savoir plus sur sa gamme Zetaxmix composée également de filaments métalliques, Primante 3D a interrogé son PDG Guillaume de Calan.

« proposer une technologie abordable, qui permettent de rendre accessible l’impression 3D céramique à tous nos clients, à tous les industriels… »

 Guillaume de Calan

Guillaume de Calan

Bonjour Guillaume, pourriez-vous nous présentez Nanoe et nous parler un peu de sa genèse ?

Nanoe est une société que j’ai créé il y a 12 ans avec mon associé, Guillaume Bouchet. C’est une spin off d’un laboratoire de Central Paris, notre métier est à l’origine de fabriquer des matières premières pour l’industrie des céramiques techniques. Concrètement, nous fabriquons des poudres céramiques et des produits à base de poudres céramiques pour les procédés industriels tel que le coulage, le pressage ou l’injection. Nos poudres sont utilisées dans un certains nombres d’industries avancées comme l’aéronautique, le médical, ou les semiconducteurs. Il y a deux ans, nous avons lancé une gamme de produit dédiée pour la fabrication additive par dépôt de fil céramique, puis il y a un ans pour l’impression 3D inox.

Qu’est-ce qui a motivé le développement de matériaux pour l’impression 3D ? Parlez-nous de votre gamme Zetamix.

Nous avons commencé à nous intéresser à l’impression 3D en 2015. C’était très logique pour nous car dans l’ ADN de Nanoe, nous avons toujours voulu fabriquer des produits faciles à utiliser pour nos clients et directement utilisable dans leur procédé de fabrication. Comme je l’ai dit plus tôt, il y a quelques grands procédés de fabrication dans l’industrie céramique comme l’injection, le coulage etc. En 2015, on s’est dit que le prochain procédé qui sera utilisé par nos clients sera l’impression 3D. De la même manière que nous fabriquons des produits qui peuvent être directement injectés, il nous faut des produits qui peuvent être directement imprimés par nos clients.

En s’intéressant à l’impression 3D céramique, on s’est aperçu que même s’il existait quelques procédés sur le marché, il en existait seulement un pour faire de la céramique technique : la SLA. Ces acteurs avaient tous le même modèle : des fabricants de machine adaptées à la céramique. Il y a de très belles entreprises comme 3Dceram qui font des machines très performantes, mais pour nous, cette technologie avait quelques inconvénients.

« Nous avons alors lancé notre gamme Zetamix, des filaments compatibles avec les imprimantes à dépôt de fil du marché »

gamme de filament Zetamix

Raise imprimant un vase en zircone

Premièrement, en tant que fabriquant de matière première, nous recherchons des technologies assez diffusées. Pour le moment, il n’y a que peu de machine SLA sur le marché. Deuxièmement, les équipements sont assez couteux et c’est une vraie barrière à l’entrée pour nos clients. En effet, même s’il s’intéressaient à l’impression 3D, pour le moment ils n’avaient pas de business case, et ne pouvaient donc se permettre d’investir dans une machine à 500 000 euros .

On a voulu dès le début proposer une technologie abordable, qui permettent de rendre accessible l’impression 3D céramique à tous nos clients, à tous les industriels, que ce soit des PME, des laboratoires ou des grands groupes. L’évidence était donc de développer des filaments pour l’impression 3D par dépôt de fil. Nous avons alors lancé notre gamme Zetamix, des filaments compatibles avec les imprimantes à dépôt de fil du marché.

Ces filaments sont composés entre 50 et 60% en volume de poudre et le reste est un liant thermoplastique qui permet d’imprimer la pièce. Après l’impression, il faut se débarrasser du liant thermoplastique en plongeant la pièce dans un solvant, puis il faut cuire la pièce, c’est-à-dire faire un frittage ente 1400 et 1600 degrés pour obtenir des céramiques denses.

« …proposer une matière première qui permette d’utiliser les machines déjà existantes »

Bobines de filament céramique et métallique composant la gamme Zetamix

Quelles sont les difficultés inhérentes au développement d’un filament céramique par apport aux poudres par exemple ?

La difficulté est une difficulté que nous nous sommes nous-même imposé : nous souhaitions nous adapter aux machines du marché. Jusqu’à maintenant, les acteurs déjà présents ont développé des machines dédiées à l’impression 3D céramique. Nous avons voulu faire exactement l’inverse : proposer une matière première qui permette d’utiliser les machines déjà existantes.

Cela impose beaucoup de contraintes : il faut des filaments pas trop cassants, flexibles, qui soient compatibles avec différents systèmes d’extrusions, qui s’impriment dans des gammes de températures raisonnables, c’est-à-dire autour de 200 degrés. Il faut aussi que le filament contienne énormément de poudre, 50 à 60 % de poudre en volume signifie qu’elle représente entre 80 et 95% de la masse du filament. Concilier ces deux objectifs, un matériaux très chargé en céramique mais qui puissent être mis sous forme de filament, qui fond et qui s’extrude, qui se dépose correctement, c’est très exigent. Nous avons fini par y arriver et nous avons développé des formulations de liant qui sont des formulations brevetées.

« on obtient des densités allant jusqu’à 99 % pour la céramique et entre 90 à 95 % pour le métal après frittage et déliantage »

Que pouvez-nous nous dire sur le niveau de densité des pièces et le taux de retrait ?

Lorsque l’on parle de densité obtenue, il faut être très prudent car cela dépend beaucoup des paramètres d’impression. Pour des paramètres optimisés, on obtient des densités allant jusqu’à 99 % pour la céramique et entre 90 à 95 % pour le métal après frittage et déliantage . Nous avons du mal à aller plus haut à moins d’utiliser des équipements thermiques spécifiques couteux, ce qui va à l’encontre de notre philosophie

Forcément, pour une pièce qui au début est dense à 50 ou 60 % une fois que le liant a été éliminé, et que la pièce a atteint une densité de 99 %, la contrepartie est le retrait. C’ est vraiment à prendre en compte car il est aux alentours de 20% linéaire pour les céramiques, et 12 et 15 % linéaire pour le métal.

« Aujourd’hui, il n’y a aucune autre technologie qui permette de faire de l’impression céramique et métal » à ces prix-là »

Imprimante 3D Raise 3D Pro et kit de déliantage

Présentez-vous votre imprimante 3D dédiée Nanoe Zetaprint. Quel investissement cela représente-il avec le four de frittage ?

Nous ne sommes pas fabriquant de machine, ce n’est pas notre métier mais nous proposons des systèmes d’impression car nos clients nous l’ont demandés. Nous achetons des imprimantes et des fours, que nous modifions légèrement pour les adapter à nos filaments. L’imprimante que nous proposons actuellement est de la marque Raise. Le package imprimante, four et kit de déliantage est de 10 000 euros. Aujourd’hui, il n’y a aucune autre technologie qui permette de faire de l’impression céramique et métal à ces prix-là. C’est une véritable rupture et c’est ici tout l’intérêt de notre technologie.

Quelles sont les modifications requises pour pouvoir utiliser votre filament céramique et métallique sur son imprimante ?

Nous avons des clients qui souhaitent en effet utiliser leur propre imprimante et non celle que nous proposons. La première chose à savoir est qu’une imprimante à entrainement direct est préférable à une imprimante un entrainement bowden car nos filaments restent assez fragiles et supportent assez mal les mises en tension

Deuxièmement, certains extrudeurs sont trop agressifs et vont casser le filament. Parfois, il faut changer l’extrudeur ou juste galer l’entrainement qui pousse le filament.

Enfin, les buses d’extrusion, généralement en laiton, résistent mal à l’usure. Ors, nos matériaux sont très chargés et très abrasifs. A part si vous êtes prêt à changer vos buses très souvent, nous recommandons des buses plus résistances. Malgré tout, un certain nombre d’imprimantes fonctionnent très bien sans aucune modification.

chaine imprimée en inox

Bracelet imprimé avec du zircone noir

Quelle est votre clientèle cible avec votre gamme Zetamix ?

Initialement quand on a lancé le système, on visait en premier lieu les fabricants de céramique technique, c’est à dire notre clientèle historique. Ces industriels qui font déjà de la céramique par d’autres procédés et qui s’équipent pour du prototypage, des petites séries, ou des pièces complexes ont été nos premiers clients.

Aujourd’hui, nous nous adressons à un marché beaucoup plus large. Nous nous adressons aux utilisateurs finaux qui trouvent intéressant d’avoir le moyen de production chez eux pour être plus réactif, nous nous adressons aux laboratoires mais aussi aux grand groupe. Si on doit parler d’application, un très grand nombre d’utilisateurs se servent de notre système pour faire de l’outillage. C’est-à-dire pour la fabrication de pièces faites en petite série et qui vont être utilisées en interne pour servir de porte échantillon ou des buse d’extrusion. Hors l’outillage s’adresse en fait à toutes les entreprises industrielles et les laboratoires où il y a des ateliers de fabrication de ses outils

En considérant les effets attendus du Covid-19 sur l’économie, comment voyez-vous évoluer le marché de l’impression 3D céramique à moyen-long terme ?

Je pense que le marché de l’impression 3D est naissant et ne sera pas trop affecté par le coronavirus. Bien sûr, cette année, beaucoup de nos clients décalent leur investissement jusqu’au moment où ils auront davantage de visibilité. On va perdre une année dans le développement car les clients vont être très prudents. Malgré tout, nous voyons encore des entreprises qui s’équipent car encore une fois, l’investissement requis pour s’équiper en impression 3D céramique avec Zetamix est beaucoup plus faible qu’avec d’autres technologies. Il y aura certainement un coup d’arrêt en 2020 mais cela ne devrait pas avoir d’impact à long terme car le marché est naissant et est porté par quelques applications qui commencent à s’industrialiser.

« Nous ambitionnions de devenir le leader de la fabrication additive céramique et métal de bureau »

four ZetaSinter et kit de déliantage

Four ZetaSinter et kit de déliantage

Quelles sont vos ambitions ? Envisagez-vous de produire d’autres matériaux pour d’autres technologie, comme la stéréolithographie ou le liage de poudre ?

Nanoe est un fabricant de matière premières, donc oui nous avons vocation à fabriquer des matières premières pour tous les procédés. Malgré tout, notre priorité aujourd’hui est développement de notre ligne produit Zetamix En terme de matériaux , nous souhaitons développer de nouveaux filaments comme le carbure de silicium déjà en développement. C’est un avantage de la FDM que d’être compatible avec plusieurs matériaux et nous voulons élargir le nombre de filaments à un rythme raisonnable, cette année nous devrions sortir deux à trois nouveaux filaments.

Nous considérons que cette technologie apporte quelque chose qui manque sur le marché : une solution qui permette au client de démarrer l’impression 3D céramique ou métal. Quand on veut commencer impression 3D plastique, c’est facile : il existe des machines de bureau qui coutent quelques milliers d’euros et qui donnent de bons résultats. Les entreprises investissent davantage éventuellement ensuite. Pour l’impression céramique et métal, la marche est très haute : si on veut investir, il n’existe pas de solution à moins de 150 000 euros à part Zetamix, et c’est un frein pour le marché. A court terme nous ambitionnons de débloquer ce frein en proposant Zetamix à toutes les entreprises industrielles. Nous ambitionnions de devenir le leader de la fabrication additive céramique et métal de bureau.

Filtres imprimés en zircone noir et blanc