Scandium Canada, une entreprise canadienne développant le projet minier Crater Lake pour produire du scandium, un métal clé pour les alliages d’aluminium dans de nombreux secteurs, a récemment déclaré avoir réussi des tests menés sur des poudres d’alliages aluminium-scandium destinées à l’impression 3D.
Objets d’un brevet provisoire déposé auprès de l’Office des brevets des États-Unis en septembre dernier, ces poudres métalliques visent à alimenter les systèmes de fabrication additive à fusion laser sur lit de poudre. Outre leurs propriétés de résistance, elles aident à réduire les microfissures de solidification pouvant apparaître lors du procédé de fabrication additive.
Il faut savoir que les fissures sont un défaut couramment rencontré dans les impressions 3D métal de type PBF. Elles résultent des tensions thermiques provoquées par le chauffage rapide et le refroidissement brutal des couches de métal. Elles peuvent aussi résulter d’un mauvais contrôle de la température, créant des gradients thermiques qui provoquent des contraintes internes. Enfin, des défauts dans la poudre métallique, tels que des particules de taille inégale ou une mauvaise répartition, peuvent également favoriser la formation de fissures.
On apprend que les pièces d’essai ont été imprimées à partir d’échantillons d’alliages commerciaux standard à des fins de comparaison. Scandium Canada prévoit d’évaluer les propriétés mécaniques de ces spécimens dans les deux prochains mois, en testant à la fois les versions traitées thermiquement et non traitées des matériaux.
« Nous sommes heureux d’annoncer que des coupons d’essai ont été imprimés avec succès par fusion laser sur lit de poudre par les chercheurs de Scandium Canada à la Faculté de génie de l’Université McMaster, en Ontario. Des coupons dupliqués ont été imprimés avec les deux alliages en instance de brevet de Scandium Canada et un alliage commercial utilisé en impression 3D à des fins de comparaison. » s’est félicité Scandium Canada.
« L’impression 3D a le potentiel de révolutionner la façon dont les composantes métalliques sont fabriquées, offrant une plus grande flexibilité de conception et une plus grande efficacité dans les processus de production »
Si ces alliages imprimables en 3D suscitent autant d’attente, c’est qu’ils promettent la fabrication de composants à la fois légers et ultra-résistants, ce qui est particulièrement intéressant pour des applications dans l’aérospatiale, l’automobile et l’industrie maritime.
Selon les données fournies par Scandium Canada, ajouter seulement 0,4 % de scandium à un alliage d’aluminium peut multiplier sa résistance par huit. Dans l’aviation, l’utilisation d’alliages aluminium-scandium pour l’assemblage des structures d’avions par soudage, plutôt que par rivetage, pourrait réduire leur poids et générer des économies de carburant de 10 à 15 millions de dollars par avion sur toute sa durée de vie.
Le constructeur aéronautique Boeing estime que ces alliages pourraient lui permettre de réduire ses coûts de fabrication jusqu’à 3 millions de dollars par avion.
Au cours des prochains mois, Scandium Canada explorera avec des partenaires commerciaux et de recherche au Canada et à l’étranger, des façons de monétiser sa propriété intellectuelle détenue à 100 %, afin de générer des revenus et des accords d’achat indépendants de ses activités minières.
L’entreprise confie également avoir contacté des utilisateurs potentiels intéressés par des tests indépendants de pièces imprimées en 3D. Les secteurs visés incluent l’aérospatiale, l’automobile et les applications militaires, où ces matériaux pourraient être intégrés dans des composants tels que des ailes d’avion, des parties de fuselage et diverses pièces mécaniques.
L’intégration des alliages d’aluminium-scandium dans la fabrication additive pourrait donc marquer un tournant majeur dans le domaine de l’impression 3D métallique. Pouvoir combiner les avantages de ce matériau à ceux de la fabrication additive, permettrait de créer des pièces avec des performances mécaniques accrues, en intégrant des géométries complexes impossibles avec les techniques traditionnelles. Le tout en produisant de manière plus économique et réduisant la quantité de déchets générés.
« L’émergence commerciale des poudres d’aluminium dans l’impression 3D représente une avancée significative pour la technologie de fabrication additive. Avec le dépôt de brevets tels que celui de Scandium Canada, le potentiel d’utilisation de poudres d’alliage d’aluminium pour des applications d’impression 3D utilisant des alliages d’aluminium-scandium a augmenté. Ce développement crée de nouvelles possibilités pour la fabrication de composants légers et à haute résistance, en particulier dans des industries telles que l’aérospatiale, l’automobile et maritime. L’impression 3D a le potentiel de révolutionner la façon dont les composantes métalliques sont fabriquées, offrant une plus grande flexibilité de conception et une plus grande efficacité dans les processus de production. » conclut Luc Duchesne, Ph. D., Chef scientifique de Scandium.
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