L’impression 3D se caractérise par une diversité de procédés et de technologies sans équivalent dans le monde de la fabrication. C’est ce qui la rend à la fois si polyvalente et si difficile à lire. Aujourd’hui certaines machines sont même capables d’intégrer plusieurs fonctions à la fois, comme la fabrication additive, l’usinage et la gravure, tandis que d’autres se distinguent par leur grande polyvalence de matériaux 3D. C’est le cas du français Pollen AM par exemple, dont la technologie ouverte basée sur l’utilisation de granulés et de microbilles de grade industriel plutôt que de filaments ou de poudres, permet d’imprimer à moindre coût un large éventail de thermoplastiques, et même du métal.
Le dernier à s’illustrer dans ce domaine est une entreprise autrichienne du nom d’APS Tech Solutions. Forte de ses connaissance en matière de composites, de robotique et d’ingénierie mécanique acquises depuis 1987, cette société a mis au point une imprimante 3D multimatériaux : une certaine Wizard 480+. Derrière le design brut de cette machine, se cache une imprimante 3D de bureau professionnelle redoutable, capable de traiter une multitude de matériaux haute performance. Il peut s’agir aussi bien de thermoplastiques techniques, que de métal, ou même encore de la céramique et de la fibre continue.
Le secret de cette imprimante 3D réside en fait dans sa capacité à pouvoir combiner ou intervertir deux procédés en un, le dépôt de fil FFF (Fused Filament Fabrication) et le CFF (Continuous Filament Fabrication), par un ingénieux système de changement d’outils. Au total ce sont jusqu’à 4 têtes d’impression et 4 matériaux différents qui peuvent être utilisés pour fabriquer des pièces mesurant jusqu’à 400 x 230 x 370 mm. Ces têtes d’impression sont automatiquement changées en quelques secondes.
Pour répondre aux besoins des nombreux professionnels sur le marché industriel, la Wizard 480+ – comme son nom le suggère – est capable d’atteindre les 500°C. Cette capacité va bien sûr de paire avec l’utilisation d’une chambre fermée pouvant monter jusqu’à 70°C et d’un plateau chauffant à 200 °C. Des fonctionnalités indispensables qui permettent d’éviter un refroidissement prématuré de la pièce et donc de diminuer les risques de warping propres aux polymères haute performance tels que le PEEK ou l’ULTEM. Le fabricant précise sur ce point que les têtes d’impression sont refroidies à l’eau, ce qui permet de gagner en fiabilité, précision et répétabilité des processus.
« D’autres fibres continues telles que l’aramide, la fibre de verre ou les brins de cuivre et de métal peuvent également être traitées »
Pièce bi-matériau imprimée par Fritz Stepper GmbH en PA-CF et fibres de carbone continues (crédits photo Fritz Stepper)
Pour illustrer les capacités de sa machine sur les filaments carbone à fibres continues, APS cite l’un de ses premiers clients, la société Stepper de Pforzheim, leader mondial des outils de poinçonnage haute performance. L’entreprise raconte comment elle s’est servie de sa Wizard 480+ pour remplacer la fabrication de certains de ses composants en métal. L’exemple rapporté porte sur un module de caméra dont on apprend que la version originale était usinée dans de l’aluminium. Grâce à la Wizard 480+, il a été possible d’imprimer celle-ci avec trois matières différentes : la coque extérieure en PA-CF (FFF), le renfort intérieur en fibres de carbone continues (CFF) et les supports indispensables pour les parties en surplomb avec un matériau de support hydrosoluble (FFF). « Des composants très résistants et très légers peuvent être fabriqué à l’aide de notre propre filament high-tech en fibre de carbone sans fin. » précise APS. « D’autres fibres continues telles que l’aramide, la fibre de verre ou les brins de cuivre et de métal peuvent également être traitées. »
Au niveau des métaux compatibles avec la Wizard 480+, on retrouve pour le moment les aciers 316L et 17-4PH, l’Acier maraging, le Ti6Al4V, ainsi que des supperalliages tels que l’inconel IN 718 et IN 625. Les pièces vertes sont produites à partir de 80-90% de poudre de métal et de 10-20% de liant. Elles sont ensuite déliantées et frittées dans un four pour obtenir des composants bien denses. Interrogé par Primante3D, Nicolai Wampl, co-fondateur d’APS précise : « Nous ne produisons que des pièces vertes en ce qui concerne l’impression 3D métallique et céramique, mais nous partageons avec nos clients notre connaissance des fournisseurs et des services possibles pour le processus de frittage. »
Si d’autres matériaux sont également possibles sur demande, le fabricant précise qu’il n’y a aucune restriction quant à l’utilisation de filaments tiers. « Nous avons eu l’idée d’ouvrir complètement notre machine, comme une machine à outils. Les têtes d’impression FFF peuvent utiliser des filaments de 1,75 mm, mais nous proposons également des têtes d’impression qui peuvent utiliser des filaments de 2,85 mm. Nous avons des préréglages pour les paramètres des filaments les plus courants, soit nous faisons la configuration pour les nouveaux matériaux, soit le client (nous avons un guide de paramétrage). Pour les filaments CFF, en théorie, c’est également ouvert et nous sommes d’accord si le client veut utiliser d’autres matériaux, mais il n’y a pas beaucoup de fabricants de filaments continus. »
Sur la question du prix enfin Nicolai Wampl conclut : « Le prix dépend de l’installation, nous avons une installation modulaire de têtes d’impression CFF est plus cher qu’une tête d’impression FFF, si un client a besoin de 3 têtes d’impression CFF, cela coûte plus cher. Le prix commence à 100 000 € (configuration la plus basique) et peut aller jusqu’à 200.000 € (configuration la plus flexible). » On apprend enfin que l’entreprise travaille en ce moment à la création d’une nouvelle unité commerciale en tant que société indépendante, qui se concentrera sur la construction et la vente de machines dans la lignée de la Wizard 480+. Vous pouvez retrouver plus d’informations ici.
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