Quelles sont les nouveautés de la fabrication additive polymères en 2019 ?
INOVSYS rassemble au fil de l’eau dans cet article les principales nouveautés et actualités de la fabrication additive polymères, notamment hautes performances.
La fabrication additive n’a pas encore atteint le seuil de maturité industrielle. Les constructeurs des technologies les plus répandues (FDM, SLS, STL, Polyjet…) améliorent fréquemment leurs machines. De nouveaux acteurs affirment apporter des innovations de rupture avec de nouveaux procédés. La liste des matériaux éligibles s’élargit constamment.
INOVSYS a trié les informations ci-dessous pour vous aider à identifier les informations clés de 2019.
Les informations ci-dessous sont des extraits de la veille externe d’INOVSYS. Vous trouverez un extrait et un lien vers l’article complet.
1. Les évolutions du procédé FDM (dépôt de fil fondu)
Découvrez dans cette section les actualités et nouveautés en fabrication additive polymère pour le procédé FDM.
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Endureal : nouvelle imprimante Zortrax dédiée au PEEK (septembre 2019)
La marque polonaise Zortrax présente sa nouvelle imprimante 3D FDM dédiée à l’industrialisation de pièces en PEEK. Elle se caractérise par un grand volume d’impression (300 x 400 x 300 mm), une double extrusion, une maîtrise accrue de la thermique lors de l’extrusion par la buse, en amont grâce à une chambre à température et humidité contrôlés et en aval par une enceinte chauffante.
Autre point notable, la présence d’un système évolué de monitoring de la production incluant capteurs, caméra permettant notamment une alerte en cas d’insuffisance de fil.
Cette machine sera disponible au cours du début de l’année 2020.
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Method X : nouvelle imprimante Makerbot dédiée à l’ABS (août 2019)
MakerBot a lancé cet été une nouvelle imprimante FDM de bureau, la Method X. Elle est dédiée à l’ABS dont un nouveau filament a été présenté conjointement : ABS MakerBot Precision présenté comme résistant à des températures de 15°C supérieures aux ABS standards.
Cette imprimante a été développée pour réduire les déformations des pièces et fissures inhérentes au procédé. Elle dispose d’un plateau et d’une chambre,Ainsi, elle possède un plateau et une chambre pouvant être chauffés à 100°C.
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Stream 30 Ultra : nouvelle imprimante 3D FDM du constructeur français
La société niçoise Volumic étoffe sa gamme d’une nouvelle imprimante FDM forte de ses collaborations avec de nombreux industriels parmi lesquels des grands groupes tels que Ariane Group, le CNRS et Safran.
Ce nouveau modèle est adapté aux polymères ahutes températures grâce à ses buse d’extrusion allant jusqu’à 420°C. Elle permet d’imprimer des pièces jusqu’à 290 x 200 x 300 comme la Stream 30 Pro MK2. Elle se distingue par une épaisseur de couche pouvant descendre jusqu’à 6 microns en Z et peut une vitesse d’impression pouvant atteindre 180 mm/s.
Une version dual (double extrusion) sera prochainement proposée.
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FIBER : Desktop Metal se lance dans l’impression FDM fibre continue
Bien connue du monde de la fabrication additive métallique, Desktop Metal se lance dans l’impression polymère par procédé FDM avec matrice polymère intégrant une fibre continue.
Desktop Metal livrera en effet mi 2020 ses premières imprimantes basées sur un procédé situé à mi-chemin entre le FDM et l’AFP (placement de fibres automatisé).
Deux machines seront disponibles, l’une adaptées à des matrices PEEK / PEKK et l’autre à des matrices PA6.
Ces machines comme celles permettant d’imprimer des polymères hautes performances chargés de fibres, se présentent comme des alternatives plus légères à des pièces métalliques.
2. Les évolutions du procédé SLS (frittage de poudre)
Découvrez dans cette section les actualités et nouveautés en fabrication additive polymère pour le procédé SLS.
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FTS : évolution du SLS pour imprimer des polymères hautes performances (mars 2019)
Le procédé SLS, en tant que procédé sur lit de poudre, génère beaucoup de déchets malgré certaines possibilités de réutilisation de poudre non fusionnée. La problématique est encore plus forte pour les plastiques hautes performances du fait de leur coût élevé.
C’est la raison pour laquelle Solvay et Aerosint développent un procédé d’impression FSL (frittage sélectif laser) dont les objectifs sont de rendre le procédé SLS économique et viable pour les polymères hautes performances.
La technologie d’Aerosint est révolutionnaire puisqu’elle permet de combiner sur une même couche différents matériaux, rigides ou flexibles.
Les polymères haute performance de Solvay, comme le PEEK KetaSpire de Ryton et le polyphénylène sulfure, pourraient potentiellement ouvrir la voie à l’introduction de nouvelles applications exigeantes en impression 3D SLS.
3. Les nouveaux procédés
Découvrez dans cette section les actualités et nouveautés en fabrication additive polymère pour les procédés autres que FDM et SLS.
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Nouvelles imprimantes HP basées sur le procédé Multi Jet Fusion (mai 2019)
HP vient d’annoncer la commercialisation de sa gamme HP Jet Fusion 5200 composée de 3 nouvelles imprimantes se différenciant principalement par le volume d’impression.
Le constructeur avance que cette gamme apporte les avancées suivantes par rapport à la précédente : plus grande productivité (impression d’une couche en un seul passage au lieu de deux), possibilité d’imprimer des matériaux plus hautes températures grâce à une lampe plus puissante, résolution accrue du système thermique de contrôle de la production, simplification du refroidissement avec un nouveau module.
Cette gamme est accompagnée du lancement de cette gamme d’un nouveau matériau (TPU).-
La lumière pour imprimer plus vite (mai 2019)
Les procédés actuels d’impression 3D polymère sont un empilement de couches 2D. Cela crée des faiblesses aux interfaces entre couches et nécessite un temps de fabrication important.
Des chercheurs de l’Université du Michigan travaillent sur l’utilisation de la lumière comme l’Université de Berkeley.
Leurs travaux consistent à solidifier une résine liquide photopolymérisable placée dans une cuve dont le fond est transparent. De la lumière est projetée, issue de deux sources lumineuses de longueurs d’onde différentes.
Ce procédé laisse entrevoir la fabrication en continu. Les travaux réalisés ont permis d’imprimer des formes simples à une vitesse de 2 m/h.
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SEAM : nouvelle technologie ultra rapide de l’institut Fraunhofer (mars 2019)
Le procédé SEAM (Screw Extrusion Additive Manufacturing) se veut être huit fois plus rapide que les procédés actuels d’impression plastique.
Le polymère est fondu à un débit très rapide au-dessus d’une plateforme de type machine-outils 6 axes.
Cette technologie permet d’imprimer à partir de pièces obtenues par injection pour ajouter des formes complexes ou personnaliser.
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Altraspin : nouvelle imprimante micro-pièces haute résolution (février 2019)
La technologie de ce nouveau procédé est basée sur la polymérisation à deux photons. Elle permet de réaliser des micro-pièces en polymère avec une résolution 100 fois plus fine qu’un cheveu avec une résolution inférieure au micron et jusqu’à 0,2µm.
Les surfaces sont parfaitement lisses sans post-traitement. Les gains sont une réduction du délai d’obtention des pièces finies et une baisse du coût des prototypes industriels.
Les applications ciblées sont notamment la micro-optiques, les micro-capteurs, la micro-fluidique, la culture cellulaire, l’ingéniérie tissulaire, la
micro-robotique, la micro-mécanique et la structuration de surfaces.
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La fabrication additive grâce à la lumière (février 2019)
Ce procédé repose sur la solidification d’un gel photosensible entraîné en rotation par la projection d’une image en deux dimensions. Le principe a été démontré par une équipe de l’Université de Californie à Berkeley.
Un défi porte sur le matériau qui doit contenir le bon mélange de polymères liquides, de molécules photosensibles et d’oxygène dissous. Le second défi concerne la forme et l’intensité de la lumière projetée.
Les travaux ont déjà permis de réaliser des pièces de 10 cm de diamètre.
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Spectroplast : la start-up suisse qui imprime le silicone (février 2019)
La fabrication additive de silicone est complexe du fait notamment de la viscosité et de la solidification à haute température.
Spectroplast a développé un procédé qui permet d’imprimer n’importe quel silicone commercial adapté au procédé SLA.
Le procédé consiste à étaler des couches successives de silicone sur un plateau qui s’enfonce dans une cuve remplie de silicone, solidifié par une source lumineuse.
Les premières applications sont les organes d’étanchéité : joints, vannes… de nombreux autres suivent comme le médical, le jouet, le divertissement.
Le silicone présente notamment les avantages d’être biocompatibles, souples, adaptables…
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Lynxter : l’imprimante 3D modulaire silicone (2019)
L’imprimante S600D dispose de deux types de têtes d’impression: une pour extruder jusqu’à 3 files de thermoplastiques et une pour des liquides (silicone, résine époxy, polyuréthane, acryliques, encres…).
Elle se présente comme plus rapide et plus précise que les imprimantes FDM actuelles.
Modulaire et ouverte, de nouveau modules devraient venir prochainement enrichir les fonctions de cette imprimante.
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German RepRap L320 : l’impression 3D de liquide (2019)
Cette imprimante utilise le procédé LAM (Liquid Additive Manufacturing) qui permet d’imprimer en 3D des liquides ou peu résistants comme le caoutchouc et le silicone liquide.
Diverses buses existent pour s’adapter aux dimensions, précisions et typologie de forme des pièces.
4. Les nouveautés matériaux
Découvrez dans cette section les actualités et nouveautés matériaux en fabrication additive polymère.
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Un nouveau matériau FDM renouvelable à base de lignine et nylon (janvier 2019)
Un matériau renouvelable de fabrication additive a été mis au point à partir de nylon et de lignine. La lignine est un polymère organique fréquent comme sous-produit de bioraffinerie.
Ce développement s’inscrit dans la tendance de proposer des matériaux plus respectueux de l’environnement tout en étant performants.
L’équipe du laboratoire national d’Oak Ridge a formulé ce matériau à partir de lignine de bois dur, de nylon et de fibres de carbone.
Ce matériau disponible sous forme de filament. Il présente des caractéristiques mécaniques élevées, de bonnes propriétés d’extrusion et une bonne adhérence entre les couches.
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De nouveaux filaments atteignent les 100 MPa de tenue mécanique (mars 2019)
Des chercheurs de l’Académie des sciences de Russie ont présenté un nouveau matériau d’impression 3D affichant une robustesse et une résistance supérieures aux filaments actuels.
Ceux-ci, basés sur des polymères thermorésistants, ont démontré une résistance à la traction proche des 100 MPa.
Ces matériaux parviennent à avoir des propriétés mécaniques élevées malgré une des limites du procédé FDM, la porosité des pièces.
