Bien plus jeune que d’autres matériaux d’impression 3D, la céramique se fraie néanmoins un chemin de plus en plus concret. Bien qu’elle représente encore un marché de niche, cette technologie a dépassé le stade des applications expérimentales pour permettre aujourd’hui la production de pièces finies et fonctionnelles.
Appelées ainsi par opposition aux céramiques artisanales ou artistiques, les céramiques techniques possèdent des propriétés de solidité et de résistance aux températures, qui combiné à l’impression 3D permettent de réaliser des structures complexes dans des secteurs critiques tels que l’aérospatial et la santé.
Là où la plupart des usages concernent des applications haute performances, et des petites séries à forte valeur ajoutée, Bosch Advanced Ceramics s’est récemment distingué à travers la production de 1 400 composants médicaux imprimés en un seul lot, c’est à dire sur un seul plateau de fabrication.
Créée en 2014 au sein de la filiale Bosch Business Innovations du géant de l’équipement automobile Bosch, Bosch Advanced Ceramics, qui est une entité dédiée à la production industrielle par fabrication additive céramique, explique comment cette technologie lui a permis de répondre à la demande annuelle de 20 000 unités. Au besoin, la production pourrait même monter jusqu’à 50 000 unités.
Sur la technologie employée, on apprend qu’il s’agit d’un procédé par lithographie de Lithoz, plus exactement une imprimante 3D CeraFab qui a été combinée à de LithaLox 360, un alumine de haute pureté à 99,8 %.
« Ce procédé éliminait le recours à des micro-moules coûteux et permettait un haut degré d’intégration fonctionnelle »
Le composant céramique est un manchon isolant d’un diamètre extérieur de 1,3 mm et d’une épaisseur de paroi de seulement 90 µm. La petite taille et la complexité de la pièce sont essentielles à sa fonction d’isolant électrique au sein d’un dispositif médical (crédits de toutes les photos : Bosch Advanced Ceramics)
S’adressant à de nombreux marchés, dont les semi-conducteurs, de l’énergie, de l’automobile et de l’électronique, l’entreprise allemande a cette fois-ci tiré parti de ses capacités pour produire des manchons isolants très petits et complexes destinés à équiper un outil laparoscopique utilisé en chirurgie mini-invasive pour une entreprise de technologie médicale.
Le projet a commencé par la conception de ce composant de 1,3 mm de diamètre et d’une épaisseur de paroi de seulement 90 µm. Des caractéristiques impossibles à obtenir avec les techniques traditionnelles, et qui sont indispensables pour assurer la fonctionnalité de la pièce en tant qu’isolant électrique dans les espaces restreints d’un instrument laparoscopique.
Bosch Advanced Ceramics explique en effet que lors des interventions laparoscopiques, il est primordial de maintenir l’isolation électrique entre les éléments conducteurs afin d’éviter des courants indésirables qui pourraient compromettre la sécurité du patient.
Le développement du manchon a nécessité plusieurs itérations de conception afin d’équilibrer l’intégrité structurelle et les propriétés d’isolation électrique. La technologie de fabrication additive utilisée a permis à Bosch Advanced Ceramics d’ajuster rapidement les paramètres de conception et de processus, permettant ainsi d’affiner la méthode de fabrication. Chaque version de la pièce a été soumise à des tests rigoureux, et quatre itérations ont été testées pour obtenir l’épaisseur de paroi et le diamètre extérieur optimaux.
La raison pour laquelle son client s’est tourné vers la fabrication additive, est qu’elle offrait des avantages significatifs par rapport aux méthodes de fabrication traditionnelles comme le moulage par injection de micro-céramique (µCIM).
« Ce procédé éliminait le recours à des micro-moules coûteux et permettait un haut degré d’intégration fonctionnelle. Bosch Advanced Ceramics a choisi l’alumine LithaLox 360 comme matériau de choix, offrant une excellente résistance thermique, une stabilité chimique et une isolation électrique optimales. » Explique Bosch Advanced Ceramics. Avant de conclure « Ces propriétés étaient cruciales pour la performance du composant dans les conditions exigeantes de stérilisation et d’utilisation chirurgicales.«
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