Semelle de chaussure imprimée en forme de treillis et TPU avec la technologie HSS (crédits photo : Voxeljet)
Fabricant réputé pour ses imprimantes 3D grand format, Voxeljet a décidé d’étendre son service d’impression 3D à la demande aux pièces flexibles en TPU. Il y a près d’un an, l’entreprise allemande s’était associée au chimiste Covestro (racheté cet été par Stratasys), pour formuler un polyuréthane thermoplastique compatible avec sa technologie à grande vitesse HSS.
Basée sur un procédé à jet de matière, rappelons que celle-ci consiste à étaler une fine couche de poudre polymère sur une plaque chauffante. Une tête à jet d’encre y dépose alors de gouttelettes de résine sur les zones à imprimer. Les couches de poudre sont ainsi superposées en étant progressivement frittées à l’aide d’une lumière infrarouge. Selon la société, ce procédé permet de fabriquer des prototypes fonctionnels tels que des supports ou des boîtiers, mais aussi toutes sortes de pièces d’utilisation finale.
Il y a quelques années la technologie avait été adaptée pour imprimer du TPU, avec des résultats particulièrement intéressants puisque permettant d’atteindre des épaisseurs de paroi minimales de seulement 0,15 mm.
Le TPU fait partie de ces matériaux techniques qui en raison de sa nature difficilement compatible avec la fabrication additive, est apparu tardivement sur le marché. De la famille des élastomères thermoplastiques, ce polyuréthane possède des propriétés de flexibilité, d’amortissement et de grande résistance à l’usure qui touchent à un grand nombres d’applications. Les pièces en TPU sont souvent utilisées dans l’industrie pour l’étanchéité et l’emballage, les chaussures, pour le rembourrage des casques, des selles ou des sièges, ou encore des tubes et tuyaux élastiques.
« Cela ouvre des possibilités d’application entièrement nouvelles et très individuelles de l’impression 3D pour les pièces en plastique »
Selle de vélo imprimée à partir de la technologie HSS (crédits photo : Voxeljet)
« La technologie HSS en combinaison avec le matériau TPU nous permet de fournir une pièce intrinsèquement dure et très résistante aux contraintes avec des propriétés d’élasticité. Cela ouvre des possibilités d’application entièrement nouvelles et très individuelles de l’impression 3D pour les pièces en plastique, » commente Tobias Grün, Global Product Manager, voxeljet AG. « Avec le procédé HSS, nous pouvons produire à la demande des pièces polymères personnalisées avec une qualité et une vitesse élevées à un coût relativement faible. Le frittage à grande vitesse est une solution économique, efficace et économe en ressources grâce à l’utilisation de têtes d’impression grand format. La technologie offre un énorme potentiel pour les produits d’avenir. »
Outre la vitesse de sa technologie HSS, Voxeljet possède un autre atout appelé « impression 3D en niveaux de gris ». Un procédé qui ajoute un degré supplémentaire de personnalisation en permettant la création de pièces avec des propriétés de matériaux différentes. De cette manière l’utilisateur peut influer par exemple sur la résistance mécanique, l’élasticité ou encore la densité. VoxeJet ajoute que ces propriétés peuvent être modifiées individuellement dans différentes zones de la pièce, sans que cela soit visible dans le composant.
La décision de VoxelJet d’étendre son service au TPU, apparaît d’autant plus pertinente que les équipements du fabricant allemand sont particulièrement coûteux et encombrants. L’ouverture d’un service TPU semble aussi vouloir s’adresser à cette frange de clients qui n’aurait pas le volume de commandes suffisant pour justifier un tel investissement. Le temps d’apprentissage nécessaire à la maîtrise d’une telle technologie est l’autre argument qui plaide en faveur de cette stratégie.
Dans leur volonté de permettre aux entreprises et leurs clients d’accéder à des composants polymères techniques personnalisés, Covestro et voxeljet n’ont en tout cas pas l’intention d’arrêter leur collaboration au TPU. Les autres développements de matériaux envisagés sont les thermoplastiques élastomères (TPE), le polytéréphtalate de butylène (PBT) et le polypropylène (PP).
