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Wayland Additive : le succès discret d’une imprimante 3D métal pas tout à fait comme les autres

Calibur3 : l'imprimante 3D métal industrielle de Wayland Additive

Calibur3 : l’imprimante 3D métal industrielle de Wayland Additive (crédits photo : Wayland Additive)

Wayland Additive est un constructeur qui avance à bas bruit, mais dont on peut s’attendre à ce qu’il gagne sérieusement en popularité dans les années à venir. Cette société, si vous ne la connaissez pas encore, nous vient du Royaume-Uni. Là même où celle-ci fabrique des imprimantes 3D métal industrielles.

Le succès discret de son système Calibur3, n’est pas celui d’une énième machine à fusion laser sur lit de poudre. Celui-ci repose sur un procédé de fabrication additive métallique qui diffère des machines habituelles. Appelée « Neubeam », la technologie développée par Wayland Additive est une forme de méthode hybride entre le PBF (Powder Bed Fusion) classique et la fusion laser par faisceau d’électrons.

Selon la société, son équipe de physiciens serait vraiment partie de zéro pour donner naissance à cette technologie. L’idée étant de solutionner la plupart des compromis qu’impliquent l’utilisation de l’impression 3D pour la production de pièces métalliques.

Plutôt que d’imprimer avec un faisceau de photons (laser) comme c’est le cas avec la plupart des systèmes de fabrication additive métallique sur lit de poudre, la Calibur3 s’appuie sur un faisceau d’électrons. Un procédé dont on rappelle qu’il est proposé par très peu de fabricants dans le monde – les rares étant le suédois Arcam racheté par GE, pro-beam additive, et tout récemment l’allemand ALD Vacuum Technologies – et qui consiste à fusionner des particules de métal au moyen de cette source de chaleur.

Le faisceau est produit à l’aide d’un canon spécial qui permet d’extraire les électrons en chauffant un filament de tungstène sous vide (on appelle ça l’effet de joule), pour les projeter ensuite sur la couche de poudre métallique.

« Cela ouvre une série d’applications dans une gamme de secteurs industriels jusqu’ici incapables de bénéficier de l’utilisation de la FA »

La technologie de fabrication additive métallique par faisceau d'électrons développée par Wayland Additive

La technologie de fabrication additive métallique par faisceau d’électrons développée par Wayland Additive (crédits photo : Wayland Additive )

Si le faisceau d’électrons offre l’avantage d’être bien plus rapide que les systèmes PBF, en revanche celui-ci peut être sujet à certaines problématiques comme l’accumulation de charges électrostatiques. Un phénomène qui a d’autant plus de chance de se produire lorsque la fraction de particules très fine est élevée, et qui survient lorsque la poudre se charge électriquement. Le problème est qu’en s’excitant, les particules métalliques peuvent créer un court-circuit qui stoppe prématurément le processus d’impression.

Grâce à son approche hybride, la technologie Neubeam est capable de neutraliser cette accumulation de charge. Pour ce faire, Wayland Additive se serait appuyée sur des principes physiques appris dans le secteur des semi-conducteurs pour proposer cette méthode unique. Le résultat est une imprimante 3D beaucoup moins instable.

L’autre atout de cette technologie, et qui nous intéresse particulièrement, est qu’avec celle-ci il est possible de produire des pièces entièrement denses, qui plus est dans de nombreux matériaux différents. Le fabricant britannique évoque même des alliages hautement réfléchissants et des métaux réfractaires qui habituellement ne sont pas compatibles avec les procédés laser PBF et EBM (faisceau d’électrons) traditionnels. Cela ouvre donc la possibilité de traiter une gamme de métaux jusqu’ici difficiles ou impossibles à traiter sur les machines existantes.

Le fabricant britannique cite par exemple des alliages de titane (y compris l’aluminiure de titane), les alliages de cuivre, les alliages à base de nickel, les superalliages à base de nickel, les aciers à haute teneur en carbone, l’acier inoxydable et acier inoxydable duplex, alliages de tungstène et alliages à base de cobalt. « Cela ouvre une série d’applications dans une gamme de secteurs industriels jusqu’ici incapables de bénéficier de l’utilisation de la FA comme processus de production. » Commente le fabricant.

« Nous devons répondre à une demande sans précédent pour notre technologie… »

opérateur machine

(crédits photo : Wayland Additive )

L’autre singularité du système Calibur3, est qu’avec lui il n’est pas nécessaire de pré-fritter le lit de poudre comme c’est le cas avec les machines PBF. Cela permet d’avoir une poudre de post-construction plus fluide, sans « gâteau de frittage », ce qui rend l’impression de pièces plus efficace, mais permet aussi une consommation d’énergie moins importante.

En activité depuis seulement quatre ans, Wayland Additive doit faire face à une demande croissante pour sa technologie. « Nous devons répondre à une demande sans précédent pour notre technologie révolutionnaire de fabrication additive métallique à un moment où l’industrie mondiale est aux prises avec des problèmes de chaîne d’approvisionnement. » confie Le directeur des opérations de Wayland Additive, Dan Rushton, « Nous partons du principe que toutes nos opérations doivent être axées sur la satisfaction du client et l’atténuation des risques. Ainsi, au cours de la dernière période, il nous a fallu augmenter la production et passer des commandes de pièces et de composants des mois et des mois à l’avance…. Nous avons actuellement 6 machines en production pour répondre aux commandes et pré-commandons suffisamment de composants pour 10 autres d’ici la fin de 2023, avec des plans pour 24 autres en 2024, ce qui réduira considérablement les délais entre l’intérêt du client et la livraison. . En effet, sur le continuum entre ‘faire sur commande’ et ‘acheter sur étagère’ on s’oriente significativement vers ce dernier. »

On apprend que l’afflux des commandes se serait même encore amplifiée ces derniers temps… Au point que Wayland Additive parle désormais de délais d’attente compris entre 18 et 24 mois. À noter que pour répondre à différents types d’applications, mais aussi éviter le gaspillage de poudre, le constructeur décline sa Calibur3 dans trois volumes de fabrication : 100 x 100 x 150 mm, 300 x 300 x 450 mm, 450 x 450 x 450 mm. En outre, le système est livré avec « CaliburDPR », un module de post-traitement dédié au dépoudrage.

Alexandre Moussion