Qu’il s’agisse d’avions ou de fusées, la fabrication additive est devenu un allié de choix pour le secteur de l’aérospatial. Sa quête permanente de performance et d’économie de carburant pour ses appareils, l’amène régulièrement à nouer des partenariats avec les fabricants d’imprimantes 3D. C’est dans ce contexte que depuis presque un an, le polonais Zortax et l’Agence spatiale européenne (ESA), travaillent de concert sur une technologie qui permettrait la production de composants composites extrêmement durables. Composés de deux mélanges polymères PEEK, les premiers modèles qui ont été imprimés sur une imprimante 3D industrielle Zortrax Endureal, sont capables de conduire l’électricité.
Si la technologie de double extrusion utilisée dans l’imprimante Endureal a traditionnellement servi à imprimer des structures de support à partir d’un matériau autre que celui utilisé dans le modèle spécifique, il a fallu dans le cas présent imprimer des pièces composites à partir de deux polymères à haute température. La technologie sur laquelle Zortrax travaille répond à ce besoin. Pour démontrer les capacités de cette solution, les ingénieurs de Zortrax ont utilisé le matériau expérimental et conducteur PEEK fourni par l’ESA, qui, combiné au PEEK standard, a permis d’imprimer les premiers modèles avec des trajets de transmission de données et d’énergie électrique.
« La réduction du poids est l’un des principaux objectifs des ingénieurs du secteur aérospatial. » a déclaré Michał Siemaszko, Directeur de la Recherche et du Développement chez Zortrax S.A. « Cela peut être réalisé, entre autres, en concevant des composants qui remplissent simultanément plusieurs fonctions. Dans un avion ou un vaisseau spatial standard, il faut prévoir des pièces structurelles et le câblage permettant la transmission d’énergie et de données entre les différents systèmes opérant à bord. Nous voulons résoudre ce problème en imprimant des composants en PEEK avec des chemins conducteurs intégrés. Cela permettra la création de structures robustes servant simultanément à transférer des données et de l’énergie. Dans un tel système, il est possible d’omettre les câblages supplémentaires et de réduire considérablement le poids. C’est comme si l’on coulait une barre d’acier solide qui sert simultanément de connecteur USB. C’est ce que Zortrax Endureal est capable de faire avec des polymères à haute température. »
« La technologie sur laquelle nous travaillons ouvre la voie à l’impression de pièces intelligentes avec des systèmes électriques »
Enceinte de fabrication de la Zortrax Endural
L’impression de modèles composites est rendue possible par les capacités de l’imprimante Zortrax Endureal. L’équipe d’ingénieurs qui y travaille, explique avoir obtenu une très grande rigidité du système d’extrusion ce qui se traduit par une précision dimensionnelle des modèles imprimés. Bien sûr l’imprimante est capable de fonctionner à des températures très élevées, jusqu’à 480° C dans le module d’extrusion, 220° C à la surface de la plate-forme de travail et 200° C dans la chambre d’impression. Zortrax précise que toutes ces températures peuvent être réglées librement pour obtenir les meilleurs résultats d’impression à partir de polymères durables tels que le Z-PEI 9085 ou les mélanges PEEK. L’impression composite a également nécessité de nombreuses innovations en matière de micrologiciels et de logiciels.
« La technologie sur laquelle nous travaillons ouvre la voie à l’impression de pièces intelligentes avec des systèmes électriques qui conservent tous les paramètres mécaniques et thermiques des polymères tels que le PEEK. » Ajoute Rafał Tomasiak, PDG et co-fondateur de Zortrax S. « Zortrax Endureal deviendra un outil encore meilleur pour les ingénieurs et les concepteurs travaillant avec les technologies avancées dans les industries aéronautique, automobile et spatiale. Nous espérons que les technologies de pointe développées dans le cadre de projets tels que celui-ci seront bientôt disponibles sur les imprimantes que nous avons en vente et, par conséquent, pour nos clients. »
Zortrax précise que toutes les améliorations apportées pour permettre l’impression simultanée de PEEK standard et de PEEK conducteur, fournis par l’ESA, sont d’ores et déjà disponibles dans la version commerciale de l’imprimante Zortrax Endureal. Déjà prêtes pour l’impression composite, les machines commandées par les clients seront débloquées par une simple mise à jour du logiciel une fois que la technologie aura été affinée.
Composant imprimé en PEEK avec chemins conducteurs intégrés
