Markforged ne cesse décidément d’innover dans son offre de matériaux. Spécialiste de l’impression 3D métal et composite à dépôt de fil, le fabricant américain a récemment créé la surprise en ajoutant le cuivre pur aux filaments disponibles sur sa Metal X. Connue comme le précurseur de l’impression 3D carbone, la société continue de se démarquer en rentrant dans le cercle très fermé des entreprises proposant l’impression 3D de cuivre pur.
Le cuivre reste en effet difficilement compatible avec les techniques de fusion laser sur lit de poudre. Ce métal réfléchit si bien la lumière qu’il renvoie par la même occasion une grande partie de l’énergie nécessaire à la fusion. Selon des travaux menés par l’institut Fraunhofer d’Aix-la-Chapelle spécialisé dans les technologies laser, la solution pourrait consister à remplacer le laser rouge habituellement utilisé dans l’impression 3D par un laser vert. De cette manière le cuivre absorberait beaucoup plus facilement cette lumière verte et fonderait donc plus rapidement. A l’occasion du dernier Formnext l’institut avait présenté un démonstrateur technologique dénommé « Flow-Field XXL« , sur lequel 200 broches en cuivre pur de neuf modèles différents avaient été imprimées selon cette méthode.
Parce qu’ils utilisent des technologies de type DED (dépôt d’énergie dirigée), Optomec et Ge Additive (Arcam), font partie des rares fabricants à pouvoir imprimer aussi du cuivre pur. Cela est rendu possible par l’utilisation d’un faisceau d’électrons au lieu d’un laser rouge à photons. De cette manière le cuivre pur peut absorber 80% de l’énergie du faisceau d’électrons alors qu’il n’absorbe que 2% de l’énergie d’un faisceau laser rouge.
Dans ce cercle très fermé on retrouve également l’australien Spee3D. Pour remplacer la fusion laser, ce fabricant utilise l’énergie cinétique pour faire fondre des poudres en les projetant à des vitesses supersoniques.
« L’impression 3D du cuivre avec Markforged est plus rapide et plus rentable que l’achat de composants usinés complexes »
Grâce à sa technologie à dépôt de fil proche du MIM (moulage par injection de métal), Markforged s’affranchit des contraintes du laser, aussi bien en terme de compatibilité matériaux, que de coût et de sécurité. En ajoutant le cuivre à sa gamme matériau, le fabricant américain s’ouvre les portes d’un grand nombre d’applications de pièces complexes à haute conductivité électrique et thermique.
Si jusqu’alors l’usinage s’imposait comme la solution la plus courante pour le cuivre pur, sa disponibilité pour la fabrication additive ouvre en effet de nombreuses possibilités pour les industriels. Fort de ses propriétés, une conductivité thermique supérieure à 350 W/mK et une conductivité électrique de 84 %, le cuivre proposé par Markforged a déjà suscité l’intérêt d’un constructeur automobile. Celui-ci aurait imprimé plusieurs pièces parmi lesquelles des tiges de soudure employées pour souder par points les pièces de carrosserie des véhicules.
« Maintenant que nous avons évalué avec succès les essais de soudure, nous prévoyons d’étendre notre capacité d’impression 3D sur ce composant métallique et d’autres. L’impression 3D du cuivre avec Markforged est plus rapide et plus rentable que l’achat de composants usinés complexes, et nous espérons qu’elle nous aidera à atténuer l’exposition aux temps d’arrêt et à réduire les coûts de stocks de 200 000 dollars par an en utilisant une seule Metal X. »
Les différents tests menés par le constructeur ont été très concluants. Non seulement ils ont démontré que la résistance des pièces imprimées étaient équivalente à leurs homologues traditionnelles, mais que les délais de fabrication avaient été réduits de 12 fois et les coûts par 6 fois. Markforged ajoute un matériau stratégique au portefeuille de sa Metal X qui comprend déjà l’acier inoxydable 17-4 PH, l’acier à outils H13, A2, D2 et l’Inconel 625. Grâce à sa dernière levée de fonds de 82 millions de dollars, Markforged développe actuellement de nouveaux matériaux parmi lesquels l’acier inoxydable 316L et le Titane (Ti-6AI-4V).
A gauche, une pièce en cuivre usinée ; à droite, la même imprimée en 3D / Crédits photo : Markforged
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