Particulièrement dynamique depuis deux ans, le marché de l’impression 3D métal accouche de nouveaux procédés toujours plus rapides et abordables. Une nouvelle vague d’imprimantes 3D métal vient désormais concurrencer les anciens systèmes de fabrication additive métallique par fusion laser sur lit de poudre ou faisceau d’électrons. Pour pallier aux limites de ces systèmes classiques, à la fois coûteux, mais aussi contraignants en terme de sécurité et de volume de construction, des start-up innovantes, fabricants historiques et industriels ont imaginé de nouvelles méthodes d’impression 3D permettant d’imprimer des pièces métalliques sans laser. PRIMANTE3D vous propose un tour d’horizon de cette nouvelle génération d’imprimantes 3D métal. Plusieurs techniques sont abordées, comme le jet d’encre, le dépôt de fil métallique, la pulvérisation à froid, ou encore la friction.
L’impression 3D métal à jet d’encre
H1 : l’imprimante 3D métal de GE Additive
(crédits photo : GE Additive)
En 2016, la filiale du géant américain General Electric GE Additive est devenu le principal actionnaire de deux pionniers de l’impression 3D métal : Concept Laser et Arcam. Depuis la société a développé deux machines de fabrication additive métallique, l’ATLAS fonctionnant par fusion sur lit de poudre, et une autre dénommée H1. Cette dernière exploite un procédé d’impression 3D par liage de poudre, le plus rapide du marché selon GE Additive.
La technique consiste à consiste à projeter des gouttelettes de liants sur une poudre métallique. Le procédé est répété couche après couche jusqu’à obtenir la pièce finale. Compatible avec de nombreux métaux tels que l’inox, le nikel et les alliages de fer, la H1 se destine aux industries de l’automobile et de l’aérospatial.
Xjet Carmel
(crédits photo : XJET)
Autres machines s’affranchissant des procédés à fusion laser, les systèmes Carmel 700 et 1400 du constructeur israélien Xjet. Ces deux machines qui se distinguent par leur volume d’impression (500 x 140 x 200 mm et 500 x 280 x 200 mm) exploitent un autre procédé d’impression à jet d’encre métallique. La technologie brevetée NanoParticle Jetting développée par Xjet permet l’impression d’objets en céramique et métal. Des milliers de buses déposent de nanoparticules métalliques dans une encre spéciale. Au contact de la chaleur émise dans la chambre d’impression soit environ 300 °C, elle s’évapore alors pour ne laisser que le matériau métal.
Les systèmes de fabrication additive métallique par extrusion de matière
Desktop Metal
(crédits photo : Desktop Metal)
Sur le créneau très convoité de l’impression 3D métallique, Desktop Metal compte parmi les start-up les plus innovantes. En 2017, la jeune pousse américaine levait le voile sur sa technologie Bound Metal Deposition (BMD), basé sur un procédé de fabrication indirecte métallique appelée MIM (Moulage par Injection de Métal). Objectif : réduire jusqu’à 10 le coût des machines et accélérer la production. Incarnée par les équipements Studio System pour le prototypage et Production System pour la production, ce procédé d’impression 3D similaire au FMD (dépôt de matière fondue) consiste à extruder des tiges métalliques déposées couche après couche.
La dernière étape consiste à cuire ces pièces au four de manière à évaporer le liant (déliantage) et fusionner le métal (frittage). L’imprimante 3D Metal X de son compatriote Markforged spécialiste de l’impression 3D carbone, propose une technologie similaire à bas prix baptisée ADAM (Atomic Diffusion Additive Manufacturing).
PAM SERIES M
(crédits photo : Pollen AM)
La France peut également compter sur quelques belles pépites dans ce domaine. Etoile montante de l’impression 3D française, Pollen AM est l’une d’entre-elles. Connue pour son imprimante 3D à granulé plastique PAM Serie P, la jeune pousse a rejoint le créneau de l’impression 3D métal. Sa nouvelle machine PAM Serie M applique son procédé brevetée PAM (Pellet Additive Manufacturing) au métal. L’imprimante repose en partie sur le procédé MIM, une technique issue de l’industrie traditionnelle.
Les pièces sont imprimées à partir de granulés polymères chargés en métal, frittées ensuite dans un four pour fusionner les particules métalliques. L’emploi de matériau sous la forme de granulés de grade industriel permet de réduire considérablement les coûts de production. (environ 50 € le kg contre 200 € pour les poudres métalliques). La PAM Serie M sera disponible à la rentrée pour environ 68 900 €.
L’impression 3D métal par pulvérisation à froid
LIGHTSPEE3D
L’entreprise australienne Spee3d incarne aussi cette nouvelle vague de l’impression 3D métal. Ici point de fil métallique ou de système à jet d’encre, mais un procédé de pulvérisation à froid connue aussi sous le nom « cold spray ». Sa technologie Supersonic 3D Deposition (SP3D) utilise l’énergie cinétique pour faire fondre des poudres en les projetant à des vitesse supersoniques.
Son imprimante 3D LIGHTSPEE3D embarque un moteur de fusée qui permet de faire circuler les poudres métalliques à plus d’1 km par seconde. Le constructeur annonce des vitesses de fabrication jusqu’à 1000 fois plus élevées que les solutions actuelles, de quoi réduire considérablement les coûts de production.
Titomic : la plus grande imprimante 3D métal au monde
(crédits photo : Titomic)
Nouvel entrant sur le marché, la société australienne Titomic détient le record du plus gros volume de construction pour une imprimante 3D métal. De la taille d’un camion, son système est capable d’imprimer des pièces jusqu’à 9 m de long x 3 m de large x 1,5 m de haut ! Dévoilée en mai dernier dans son usine à Melbourne, cette imprimante 3D très grand format est le fruit de recherches menées par l’Organisation australienne de recherche scientifique et industrielle du Commonwealth en collaboration avec la société Force Industrie.
Le secret de ce nouveau système réside dans sa technologie de pulvérisation à froid Titomic Kinetic Fusion. Elle consiste à accélérer des gaz à des vitesses supersoniques, dans lequel sont injectés des poudres métalliques pour être projetés sur un substrat. Cette technique est également synonyme de record en terme de vitesse de construction soit environ 45 kg de matière par heure.
Les autres technologies de fabrication additive métallique
ADMETALFLEX
(crédits photo : Admatec)
Connu pour ses imprimantes 3D céramique, le fabricant néerlandais Admatec Europe BV s’est associé à la Energy Research Center (ERC) des Pays-Bas pour développer une imprimante 3D métal. La machine dénommée AdMetalFlex 130 fonctionne selon un procédé d’impression 3D par photolithographie appelé Digital Light Processing (DLP). Une résine liquide chargée en métal est solidifiée couche après couche par un puissant projecteur de lumière. Une fois l’impression terminée, la pièce passe par des étapes de déliantage et de frittage au four.
Iro3D
(crédits photo : Iro3D)
Sur le segment des imprimantes 3D métal de bureau, la jeune pousse américaine Iro3d dévoilait en début d’année une machine pleine de promesses. Vendue seulement 5000 $ dans sa version bêta, cette imprimante 3D éponyme n’imprime pas directement du métal, mais un creuset composé de sable qui fait office de matériau de support et de la poudre métallique. Il est ensuite fritté dans un four à plus de 1000 °C. Les particules de métal fusionnent alors entre-elles pour donner forme à l’objet final. Les pièces obtenues passeront ensuite par des finitions de meulage et/ou de fraisage.
Polaris de Vader Systems
(crédits photo : Vader Systems)
Vader Systems est une entreprise basée aux USA qui s’est fait connaître en 2013 pour son imprimante 3D métal grand public Mark 1. Restée à l’état de prototype, la machine exploitait une technologie à jet de métal liquide dénommée Liquid Metal Jet Printing. 5 ans plus tard, le fabricant revient avec un système industriel basé sur un procédé d’impression 3D similaire pour le métal.
La machine baptisée Polaris repose sur la technologie brevetée MagnetoJet qui utilise la précision d’un champ électromagnétique pour propulser des gouttelettes de métal liquéfié. L’imprimante fonctionne à partir d’un fil métallique (aluminium par ex) beaucoup plus abordable (jusqu’à 96 % moins cher) que les poudres métalliques utilisées en frittage laser.
La B8 d’Aeroprobe
(crédits photo : Aeroprobe)
Aeroprobe fait partie des nouveaux entrants sur le marché très disputé de l’impression 3D métal. En avril dernier, ce constructeur américain faisait sensation en dévoilant un nouveau système de fabrication additive capable de produire des pièces métalliques sans aucune fusion. Basée en Virginie, sa filiale MELD Manufacturing Corporation a développé une technologie étonnante qui reprend le principe du soudage par friction « Friction Stir Welding (FSW).
Annoncée comme 10 fois plus rapide que les techniques à fusion laser sur lit de poudre, sa MELD technologie consiste à frictionner une barre métallique à l’aide d’une tête en rotation contre une plaque en métal. Le coût du matériau est beaucoup moins élevé que les poudres métalliques mais aussi plus économe. Fonctionnant dans un système ouvert, son imprimante 3D B8 offre également l’avantage de produire de plus grandes pièces que les machines à frittage laser fonctionnant dans des environnements fermés.
Passionné par l’impression 3D, je dispense la bonne parole pour démocratiser et ouvrir cette technologie au plus grand nombre. Actualités, applications, interviews… J’œuvre pour démontrer aux particuliers et professionnels tout le potentiel de cet outil révolutionnaire. Entreprises, fablabs, distributeurs, associations, designers, je souhaite aussi créer à travers ce site une émulation entre les différents acteurs de ce domaine.
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