Bobine d’induction imprimée par GH Induction à partir d’une poudre de cuivre pur (crédits photo : GH Induction)
Dans leur quête de conquérir toujours plus de matériaux, les acteurs de l’impression 3D sont parvenus à dompter un métal particulièrement convoité : le cuivre. Essentiel à de nombreux secteurs, ce matériau monopolise celui de l’énergie où il couvre un grand nombre d’applications tels que le chauffage et la plomberie. Son excellente conductivité thermique et électrique en font un matériau très prisé pour fabriquer par exemple des radiateurs et des échangeurs de chaleur. En plus de ses propriétés bactéricides et virucides très utiles dans le domaine de la santé, sa résistance à la corrosion lorsqu’il est employé sous sa forme pure, a naturellement trouvé ses applications dans la construction navale. Un créneau dont 3D Systems entend d’ailleurs se saisir en développant des alliages de cuivre pour les pièces maritimes.
L’un des noms à suivre sur le segment très prometteur de l’impression 3D de cuivre, est le fabricant espagnol GH Induction. Experte des systèmes de chauffage par induction, cette entreprise s’est faite connaître il y a deux ans pour avoir mis en place un service autour des inducteurs imprimés en 3D. Baptisé SERVINDUCTORS, celui-ci a pour objectif d’aider les entreprises à passer des bobines conventionnelles aux bobines imprimées en 3D, en économisant sur divers coûts. L’intérêt de l’impression 3D pour ces composants, réside notamment dans le fait qu’il s’agit de pièces consommables. Elles représentent donc une grande partie des coûts de maintenance associés aux systèmes d’induction.
La dernière annonce de la société porte sur la création de ce qu’elle revendique comme la plus grande bobine d’induction imprimée en 3D en cuivre pur. Un composant essentiel, puisque utilisé dans la technologie de l’induction électromagnétique qui consiste à transformer l’énergie mécanique en énergie électrique.
L’entreprise explique y être parvenue en élevant son volume de fabrication à 180 x 180 x 350 mm. En effet, depuis le lancement de sa marque « Inductors » en 2014, GH Induction exploitait jusqu’ici un plateau d’impression de 180 x 180 x 180 m. Cette amélioration a été rendue possible par une augmentation de la hauteur Z à 350 mm, ainsi qu’un meilleur agencement sur le plateau des différents éléments qui composent la bobine d’induction.
« Nous avons obtenu une augmentation spectaculaire de la durée des inducteurs qui a triplé par apport à celle que nous avions »
L’une des pièces composant la bobine d’induction imprimée en cuivre pur visible ci-dessus (crédits photo : GH Induction)
Le secret de l’entreprise pour imprimer du cuivre pur, réside dans l’emploi d’une technologie par faisceau d’électrons (EBM) de GE Addive. Rappelons que les systèmes à fusion laser classiques sont difficilement compatibles avec le cuivre. La raison est que ce métal réfléchit si bien la lumière, qu’il renvoie par la même occasion une grande partie de l’énergie nécessaire à la fusion. La solution trouvée réside notamment dans l’emploi de faisceau d’électrons qui permet au cuivre d’absorber 80 % de l’énergie, contre seulement 2 % avec un faisceau laser rouge.
La réussite de GH Induction tient également dans la qualité de son matériau. Les derniers tests effectués par le CERN font état de très bonnes propriétés. Le rapport de résistivité résiduelle (RRR) qui a pour but d’évaluer la conductivité thermique et électrique du matériau, fait état d’un RRR supérieur à 250, alors que celui du cuivre ordinaire se situe entre 5 et 150. Parmi tous ceux testés, celui de GH Induction est celui qui a obtenu les meilleurs résultats.
Traditionnellement les systèmes d’induction sont fabriqués selon des procédés plus artisanaux, par brasage ou soudure. Des techniques particulièrement coûteuses et peu économes en matière première, mais aussi très limitées en termes de complexité géométrique. L’impression 3D permet de s’affranchir de ses contraintes, mais pas uniquement. L’ancien responsable de la production de villebrequins chez Renault témoigne . « Nous avons obtenu une augmentation spectaculaire de la durée des inducteurs qui a triplé par rapport à celle que nous avions. » se félicite Jose Cipriano Tejedor. « D’autre par la flexibilité dans la conception pour introduire des améliorations nous a permis une amélioration continue sans dépendance au facteur humain. »
