Depuis le 16 juillet 1984, date de son premier dépôt de brevet par trois chercheurs français, l’impression 3D résine par photopolymérisation a fait bien du chemin. En l’espace de presque 40 ans, le marché s’est enrichi de nouvelles méthodes (SLA, DLP, LCD, DLS…) qui ont considérablement gagné en accessibilité et en performances. Utilisé depuis longtemps pour faire de la fabrication indirecte comme des moules en cire perdue, ce procédé répond de mieux en mieux aux attentes de l’industrie en termes de productivité et de pièces d’utilisation finale.
Il en va de même pour l’éventail de matériaux disponibles. Les résines destinées à cette technologie offrent des propriétés de plus en plus intéressantes. C’est ce que nous démontre le spécialiste espagnol des imprimantes 3D de bureau FFF, BCN3D. Marquant un tournant de son histoire, il y a trois ans le fabricant a décidé de développer sa propre technologie d’impression 3D par photopolymérisation. Sa particularité ? Sa capacité à traiter très rapidement des résines à haute viscosité compatibles avec les besoins de performances mécaniques et de productivité des entreprises. CTO de BCN3D, Eric Pallarés nous livre les clefs de cette nouvelle technologie.
« en utilisant une approche de stratification et en se débarrassant de la cuve ou du réservoir, la résine à faible viscosité n’est plus nécessaire »
Eric Pallarés
Bonjour Eric Paredes, pour ceux qui ne connaîtraient pas votre ADN, pourriez-vous rappeler la genèse de BCN3D ?
BCN3D est une multinationale avec son siège à Barcelone dédiée à fabriquer des imprimantes 3D FFF pour les professionnels et les entreprises. Nous sommes nés en mars 2019 après une spin off de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) à Barcelone, mais nous avions commencé nos activités de création de premières imprimantes 3D avec le mouvement RepRap et en Open Source en janvier 2012 comme des universitaires passionnés par la technologie d’ impression 3D.
Depuis le 2 Mars 2022, BCN3D est entré avec une nouvelle et inédite technologie d’impression 3D, nommée VLM (Viscous Lithography Manufacturing), qui se caracterise par créer des pièces avec une très haute définition grâce à des résines très épaisses.
Quel est le processus de réflexion qui vous a décidé à vous lancer sur le marché de l’impression 3D résine ?
Nous avions la volonté d’élargir notre offre de fabrication additive au delà de la FFF et en trouvant une technologie nouvelle dans le marché des résines qui ouvre de grandes possibilités avec les résines plus épaisses et visqueuses que nous avons breveté avec la nouvelle VLM. Notre technologie révolutionnaire à base de résine vise à débloquer l’autonomie de fabrication. Elle est capable de traiter des résines à haute viscosité afin d’obtenir une meilleure performance des pièces. Le VLM est capable de couvrir l’ensemble du cycle de vie de la fabrication, de la conception du produit à sa fabrication. Nous pensons que les entreprises qui adoptent cette technologie en verront clairement les avantages pour le prototypage ou les pièces d’utilisation finale, et qu’elles seront donc impatientes de l’utiliser au stade de la production finale.
En outre, les informations que nous recueillons auprès des partenaires qui participent au programme d’adoption de la technologie VLM seront extrêmement utiles pour mieux comprendre les exigences spécifiques de l’industrie. Jour après jour, des événements tels que la pandémie, le Brexit et l’incident du canal de Suez nous rappellent la fragilité de la chaîne mondiale. Nous devons construire une industrie plus résiliente – puisque le VLM débloquera l’autonomie de fabrication, les entreprises pourront produire localement et de manière durable. L’expédition de marchandises depuis l’autre bout du monde n’est plus une nécessité, et le VLM vise à faire partie du nouveau paradigme de l’industrie 4.0.
« Les résines sont contenues dans des cartouches, d’où elles sont laminées dans un film transparent… »
Présentez-nous votre technologie par photopolymérisation Viscous Lithography Manufacturing (VLM) et les partenaires qui vous ont permis de surmonter les obstacles de développement ?
La nouvelle technologie d’impression 3D VLM elle s’agit d’une forme d’impression 3d MLSA (masked stereolithography apparatus) et son principe de fonctionnement pour obtenir la section transversale de la pièce à imprimer est le même. Il n’y a pas de cuve ou de réservoir. Les résines sont contenues dans des cartouches, d’où elles sont laminées dans un film transparent, qui transfère la fine couche de résine laminée dans le volume de construction. En raison de la viscosité élevée de la résine, elle ne coule pas du film.
Les technologies traditionnelles à base de résine utilisent des cuves ou des réservoirs pour stocker la résine, mais il est important d’assurer une bonne recirculation de la résine lors du durcissement d’une nouvelle couche. Pour ce faire, il est essentiel de travailler avec des résines à faible viscosité, qui s’écoulent uniformément et rapidement. Ainsi, en utilisant une approche de stratification et en se débarrassant de la cuve ou du réservoir, la résine à faible viscosité n’est plus nécessaire.
La lumière déclenche une réaction de photopolymérisation. Toutes les résines pour l’impression 3D contiennent une certaine quantité de photo-initiateurs qui, lorsqu’ils absorbent la lumière dans une certaine longueur d’onde, forment des radicaux qui réagissent avec les groupes fonctionnels de la résine pour créer une structure réticulée, c’est-à-dire une pièce solide.
La nouvelle technologie d’impression 3D VLM utilise également des formulations de résines monocomposantes à température ambiante pour éviter les limitations de la durée de vie en pot et accélérer les temps de préparation. Grâce à son système de stratification exclusif, l’absence de cuve de résine signifie qu’aucun investissement initial en résine n’est nécessaire. De plus, avec le VLM, le zéro déchet devient une réalité : conçue pour filtrer et faire recirculer la résine, chaque goutte de résine devient finalement une pièce imprimée.
Pour le moment notre partenaire est Arkema pour les résines et les industriels Saint Gobain et Prodrive.
La technologie VLM repose sur un film transparent qui transfère la fine couche de résine laminée dans le volume de construction
À qui s’adresse votre solution ? Pouvez-vous nous donner un ordre de prix ?
Nous nous engageons à offrir une solution complète basée sur le VLM à moins de 50 K €. Comme promis, nous positionnons VLM comme étant totalement accessible pour toutes les tailles d’entreprises. Secteurs à qui nous nous adressons (lorsque nous développeront dans le futur une imprimante 3D avec la technologie VLM) aérospatiale, automobile, fabrication…
« Le VLM est la seule technologie abordable basée sur des résines multi-matériaux »
Quels sont les atouts de VLM par rapport aux autres technologies d’impression 3D résine existantes ?
Le VLM est la seule technologie capable de fournir simultanément de grandes performances, une productivité et une accessibilité des pièces. Le VLM est évolutif, c’est donc la seule technologie qui peut être raisonnablement utilisée depuis la phase de prototypage (dans un produit de la taille d’un ordinateur de bureau) jusqu’à la phase de production (dans une plateforme prête pour l’industrie), ce qui simplifie les étapes d’industrialisation et réduit le temps de mise sur le marché.
Les produits basés sur le VLM seront abordables pour tous, il ne sera donc pas nécessaire d’investir 500 K€ au départ pour une solution de production. Le VLM ouvre la porte à de nouvelles formulations, stratégies et chimies, de sorte que de nouveaux matériaux que nous ne pouvons même pas imaginer aujourd’hui apparaîtront dans un avenir proche. Le VLM est la seule technologie abordable basée sur des résines multi-matériaux, de sorte que les pièces à haute valeur ajoutée ou les structures de support faciles à retirer vont révolutionner le flux d’impression.
« 7 000 gabarits ont été fabriqués en 7 jours avec VLM, pour 0,79€ par pièce »
Auriez-vous un cas concret d’applications qui illustrerait les bénéfices de votre technologie ?
Oui Prodrive et Saint Gobain sont les premières grandes entreprises qui ont utilisé des pièces en résine VLM imprimées en test pour ses labos. BCN3D s’est également associé à Prodrive, une entreprise de sport automobile et de technologie avancée de renommée mondiale et l’une des premières au monde à mettre la technologie VLM à l’épreuve. Ils ont assemblé des pièces d’utilisation finale fabriquées avec le VLM monté directement sur des voitures de cross-country.
En outre, la multinationale française Saint Gobain dans son usine de Barcelone est en train d’utiliser des pièces imprimées avec la technologie VLM. Le partenariat de BCN3D avec le fabricant de verre automobile Saint Gobain illustre parfaitement ces avantages dans un cas d’utilisation où 7 000 gabarits ont été fabriqués en 7 jours avec VLM, pour 0,79€ par pièce et une économie annuelle subséquente de 70.000€.
L’impression 3D résine nécessite souvent plusieurs opérations de post-traitement. Qu’en est-il de votre technologie ?
Non, elle ne nécessite pas de post-traitement. Pour le moment nous n’avons pas développé un hardware ni software, juste présenter la nouvelle technologie afin d’attirer les besoins des industriels.
« Grâce à l’utilisation du VLM, le coût par pièce est nettement inférieur à celui des technologies à base de poudre et de résine »
Quelles sont les ambitions de BCN3D pour sa technologie VLM en 2022.
Nous espérons attirer l’attention des grands groupes industriels qui réclament l’arrivée d’une technologie d’impression 3D plus simple et qui leur donne d’excellents résultats au niveau de finition de la pièce, du prix raisonnable et qui leur donne plus d’autonomie à l’heure de fabriquer sans devoir installer de grosses machines de fabrication additive dans des installations industrielles très complexes.
Il est indéniable que l’impression 3D est passée d’un outil de prototypage rapide à une tendance claire dans le domaine de la fabrication – il ne manquait plus qu’une solution abordable pour atteindre tous les coins de la fabrication, des petites aux moyennes entreprises. Le déblocage de l’autonomie de fabrication grâce à l’impression 3D ne devrait pas être réservé aux entreprises du classement Fortune 500, mais à toutes les entreprises qui développent et fabriquent des concepts ou des produits, dans tous les secteurs.
Les solutions basées sur le VLM seront inférieures à 50 000 euros, avec une empreinte compacte, sans espace dédié ni infrastructure critique. Cette faible barrière d’entrée, associée à son grand volume d’impression et à son débit élevé, place le coût fixe de la solution en tête des autres. Grâce à l’utilisation du VLM, le coût par pièce est nettement inférieur à celui des technologies à base de poudre et de résine.
