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Mantle lance son impression 3D métal à base de pâte

Mantle lance son impression 3D métal à base de pâte

L’impression 3D métal n’est plus cette technologie strictement cantonnée à l’utilisation de lasers. Ces derniers années ont été marquées par l’arrivée de nouveaux procédés créés dans l’optique de lever certaines barrières propres aux procédés additifs plus anciens. Une myriades de start-up innovantes sont venues bousculer le marché en y proposant de nouvelles solutions à base de filaments chargés en métal, de poudres liées ou projetées. Des systèmes dérivées du MIM et de la projection à froid, qui répondent à certaines problématiques rencontrées avec le frittage laser, comme les prix élevés des équipements et matériaux, ou les faibles cadences de production.

L’approche la plus innovante qui est récemment venue percer le marché de l’impression 3D métal, nous vient d’un fabricant américain dénommé Mantle. Il y a un an, cette jeune pousse dévoilait « Trueshape », une technologie très différente de ses homologues, puisque n’utilisant ni poudre, ni filament. En lieu et place, cette start-up imprime avec de la pâte métallique.

Pour comprendre d’où vient cette idée, il faut savoir que son cofondateur, Steve Connor, est un brillant chimiste qui a passé la première partie de sa carrière à mener des travaux sur le développement d’un matériau moins coûteux que les pâtes d’argent utilisées dans l’industrie solaire. C’est ainsi que lui serait venue l’idée d’adapter sa solution à la fabrication additive.

Le résultat baptisé TrueShape, est une technologie hybride qui fonctionne à la fois de manière additive et soustractive. De type FFF, l’imprimante 3D est équipée une buse d’impression qui dépose couche après couche des pâtes métalliques jusqu’à obtenir la pièce finale. Une fois l’impression terminée, la seconde étape qui a toujours lieu dans l’imprimante, consiste à chauffer l’objet pour éliminer le liant. Après quoi que la pièce subie une opération de fraisage CNC qui permet de lisser la surface de la pièce. La fabrication s’achève enfin par une cuisson dans un four, le but étant de fritter les particules métalliques.

Grâce à cette approche, Mantle est capable d’obtenir des pièces très précises. La raison est que les pâtes se rétractent beaucoup moins que les autres technologies de frittage utilisant des poudres métalliques, ce qui améliore la précision de la pièce imprimée. Le fabricant revendique également des finitions de surface exceptionnelle, comparables à l’état de surface des moules fabriqués de manière conventionnelle. Les propriétés mécaniques seraient quant à elles identiques à celles d’aciers à outils standard.

« La précision et la qualité que nous obtenons de l’imprimante nous permettent de contourner un grand nombre de nos processus de fabrication internes »

Opération d'impression et usinage réalisée par la P-200

Extrusion de la pâte métallique réalisée par la P-200 (crédits photo : Mantle)

Opération d'usinage réalisée par la P-200

Opération d’usinage réalisée par la P-200 (crédits photo : Mantle)

Imprimante 3D P-200 et son four de cuisson F-200

Imprimante 3D P-200 et son four de cuisson F-200 (crédits photo : Mantle)

La start-up ajoute que contrairement aux procédés existants qui nécessitent tous un post-traitement important, TrueShape est plus rapide et moins coûteux. Comparée aux méthodes traditionnelles de fabrication de moules, sa technologie serait en mesure de produire des outils en seulement quatre étapes en 2 à 4 semaines, contre en moyenne douze étapes et douze semaines. Pour toutes ces raisons, Mantle porte de sérieuses ambitions sur le marché de l’outillage. Pour étayer cela, le fabricant mentionne les conceptions de moules qui sont impossibles à réaliser de manière conventionnelle, comme des lignes de refroidissement conformes, pour améliorer leurs performances.

Forte du succès rencontré par ses projets pilotes menés chez des clients bêta, dont Westminster Tool, un fabricant de moules de précision de Plainfield, dans le Connecticut, ou Wepco Plastics, la startup américaine a décidé de mettre sa technologie à disposition d’un plus large public.

Prévue pour le premier trimestre 2023, la machine qui incarne cette commercialisation se nomme P-200, une imprimante 3D dotée d’un volume de construction de 200 x 200 x 150 mm. De quoi répondre à l’essentiel des besoins de fabrication du marché cible visé par Mantle que sont les entreprises d’outillage. Le système s’accompagne également d’un four de cuisson nécessaire au frittage des pièces.

Côté matériaux, la P-200 sera dans un premier temps en mesure de traiter deux aciers à outils : l’H13 et le P2X, un acier comparable au P20. Des métaux très durs qui auraient l’avantage d’être durables, stables et de se comporter comme des aciers à outils traditionnels avec des opérations secondaires telles que l’usinage, le polissage, le revêtement et le soudage au laser. Sur la partie logiciel enfin, Mantle précise la présence d’un outil facile à utiliser qui automatise le processus d’impression, y compris la génération de tous les parcours d’outils et instructions machine. Un logiciel qui ne calcule pas uniquement la séquence d’impression 3D, mais également le fraisage CNC requis pour l’objet.

« La précision et la qualité que nous obtenons de l’imprimante nous permettent de contourner un grand nombre de nos processus de fabrication internes, ce qui nous donne un avantage pour fournir un produit meilleur et plus rapide à nos clients », commente Ray Coombs, président et fondateur de Westminster Tool, avant de conclure : « Il y a encore tellement de potentiel pour les procédés additifs métalliques dans notre industrie, et nous avons à peine effleuré la surface. Mais nous sommes ravis de nous impliquer dans des projets plus complexes plus tôt dans le cycle de vie de la fabrication de moules et de nous associer à davantage d’entreprises qui sont tout aussi enthousiasmées par cette technologie que nous. »

Moule complexe réalisé grâce à la technologie de Trueshape

Moule complexe réalisé grâce à la technologie Trueshape (crédits photo : Mantle)

Alexandre Moussion