Digital Metal, une entreprise suédoise spécialisée dans les imprimantes 3D métal à liage de poudre, a récemment ajouté du cuivre pur à 99,9 % aux matériaux de sa DM P2500. Inclus dans la formulation de certains filaments pour ses propriétés antibactériennes, le cuivre bénéficie en outre d’une excellente conductivité thermique. Fort de sa nouvelle poudre métallique, Digital Metal, entend donc s’ouvrir les portes d’un grand nombre d’applications. On pense à des pièces complexes à haute conductivité électrique ou thermique, comme des échangeurs de chaleur, mais aussi de la tuyauterie et des dissipateurs de chaleur pour les moteurs et l’électronique.
Filiale du leader mondial de la fabrication de poudres métalliques Höganäs, Digital Metal fait partie de cette nouvelle génération de fabricants venus bousculer le marché de l’impression 3D métal avec des techniques dérivées du Mim. Contrairement à ses concurrents Desktop Metal et Markforged, Digital Metal n’utilise pas de filament métallique, mais un procédé à jet de liant. La méthode consiste à déposer une fine couche de poudre métallique de 0,042 mm d’épaisseur, sur laquelle de fine gouttelettes de liants sont ensuite projetées selon la géométrie de l’objet. La pièce est ensuite placée dans un four de frittage dans lequel elle subit d’abord un cycle thermique sous atmosphère contrôlée afin de retirer le liant, puis une opération de frittage qui va apporter à l’objet sa densité et ses propriétés mécaniques définitives.
La solution développée par Digital Metal permet d’accéder à un métal habituellement difficile d’accès avec les techniques de fusion laser sur lit de poudre. La raison est que le cuivre réfléchit si bien la lumière qu’il renvoie par la même occasion une grande partie de l’énergie nécessaire à la fusion. Le liage de poudre et d’autres procédés comme le dépôt de fil et la projection à froid (Cold Spray), permettent de s’affranchir de cette contrainte.
« Le cuivre figure en bonne place sur la liste des souhaits de nos clients… »
« L’impression avec du cuivre pur en utilisant la technologie de liage de poudre de Digital Metal est l’un des lancements de matériaux les plus attendus de tous les temps, et totalement nouveau pour ce procédé. » Commente le CEO de l’entreprise Christian Lönne. « Le cuivre figure en bonne place sur la liste des souhaits de nos clients et le timing est parfait, la demande d’applications en cuivre s’élevant considérablement dans des domaines à croissance rapide tels que l’e-mobilité et la conductivité thermique. Nous avons développé le procédé en interne depuis un certain temps, mais je voudrais vraiment souligner l’excellente coopération avec les principaux clients de notre groupe d’utilisateurs de métaux numériques, qui connaît une croissance rapide. »
Digital Metal qui a expérimenté sa nouvelle poudre via un certain nombre d’applications test en interne, cite l’exemple d’une antenne cône. Généralement produit en très faible quantité en raison de son coût pour des projets de recherche spécialisés ou aérospatiaux, ce type pièce est par conséquent très pertinent pour la fabrication additive. Se prêtant particulièrement à des économies de poids, le jet de liant a permis d’obtenir une structure légère à parois minces, avec des nervures pour ajouter la rigidité nécessaire. Digital Metal explique que l’utilisation de cuivre pur à permis de réduire le poids total de la pièce tout en amplifiant sa fréquence.
La société mentionne enfin l’impression d’un dissipateur thermique, dont la géométrie plus complexe à offert de meilleures propriétés de transfert de chaleur. Elle explique comment la modification de sa structure, avec des parois épaisses à la base et des parois minces au sommet, a favorisé un flux convectif plus fort. « Nous développons le processus depuis un certain temps en interne, mais je voudrais vraiment souligner la valeur de l’excellente coopération avec les clients clés de notre groupe d’utilisateurs Digital Metal en pleine croissance. » Conclut Digital Metal. « Cela a été d’une grande aide et nous sommes maintenant très heureux de fournir un procédé de cuivre de haute qualité pour le jet de liant Digital Metal. »
La technologie à jet de liant développée par Digital Metal, convient également aux superalliages, y compris les nuances non soudables, avec une densité presque totale. Le cuivre vient s’ajouter aux nombreux métaux déjà disponibles comme l’acier inoxydable 316L et 17-4PH, le titane Ti6Al4V, ou des alliages de Nickel Chrome.