L’impression 3D de structures aérospatiales désormais 10 fois moins chères
Le dépôt de fil fondu (DFF) est l’une des premières technologies de fabrication additive pour la construction de produits, prototypes ou modèles 3D. Ce processus utilise une buse chauffée qui éjecte le plastique fondu et le dépose en couches minces, les unes sur les autres, sur un lit imprimé, formant finalement la partie imprimée en 3D. Doté d’un vaste potentiel pour devenir la principale technologie d’impression 3D, le DFF peut réduire les coûts et les délais dans différents secteurs. Cependant, il a jusqu’à présent acquis une dynamique insuffisante pour permettre une industrialisation et une commercialisation révolutionnaires, car il ne peut extruder du matériau qu’à des températures d’environ 280 °C. D’autres imprimantes 3D abordables sur le marché sont conçues pour les matériaux photo-polymérisés ou frittés, excluant certains polymères haute performance comme le polyétherimide (ULTEM) et la polyéther-éther-cétone (PEEK).
Les matériaux à plus haute température repoussent les limites du domaine de fonctionnement des imprimantes 3D
Les thermoplastiques hautes performances comme ULTEM et PEEK se démarquent des autres plastiques imprimés en 3D. Solidité et rigidité élevées, excellente résistance à la fatigue, à la chaleur à long terme et grande résistance chimique ne sont que quelques-unes des propriétés mécaniques qui rendent cette famille de thermoplastiques très recherchée dans les applications aérospatiales. Ces plastiques techniques nécessitent des températures beaucoup plus élevées pour une impression correcte. Bien que certains systèmes d’impression 3D par DFF aient progressé en traitant des matériaux ayant des points de fusion plus élevés, ils sont encore en phase de test. Le DFF est considéré comme la technologie la plus prometteuse pour l’impression 3D PEEK ou ULTEM à faible coût, mais il n’a pas encore connu de grand succès dans les applications aérospatiales. L’industrie aérospatiale utilise actuellement la fusion par faisceau d’électrons, certifiée et largement disponible pour la production de pièces en PEEK imprimées en 3D. L’investissement dans un système de fusion par faisceau d’électrons compatible avec les PEEK peut s’élever jusqu’à un million d’euros.
L’impression 3D par DFF divise la note par dix
Financé dans le cadre du programme européen Clean Sky 2, SPECTRAL a réussi à développer une nouvelle technologie abordable et fiable pour imprimer des produits 3D à haute valeur ajoutée. Dans le cadre de l’initiative Clean Sky 2, l’imprimante 3D a été développée selon les spécifications établies par la société aérospatiale européenne Airbus. «Puisque le besoin de matériaux d’ingénierie hautes performances est important, les imprimantes 3D de qualité industrielle ne doivent pas coûter des sommes astronomiques», note la coordinatrice du projet Marilys Blanchy. «Notre nouvelle imprimante 3D PEEK de qualité industrielle coûte 10 fois moins cher que les imprimantes DFF commerciales.» Son prix ne représente qu’une fraction de ce que coûtent les systèmes de fusion à faisceau électronique de qualité industrielle. Pour traiter des polymères hautes performances, la nouvelle imprimante 3D est équipée d’une chambre d’impression pouvant atteindre des températures de 240 °C. Cette chambre d’impression haute température minimise le gauchissement et assure la fusion interlaminaire. Outre l’excellent rapport prix/impression, le système fonctionne rapidement et imprime avec des filaments non propriétaires. Les chercheurs du projet ont également développé une base de données qui permet l’enregistrement et le suivi automatiques des pièces imprimées en 3D. Le projet SPECTRAL a fourni aux fabricants de l’aérospatiale une technologie abordable pour produire des pièces légères qui contribuent à réduire la consommation de carburant et donc les émissions. La nouvelle machine est l’une des rares technologies d’impression 3D disponibles qui répondent à un niveau de qualité acceptable pour l’industrie.
Mots‑clés
SPECTRAL, imprimante 3D, polyéther-éther-cétone (PEEK), dépôt de fil fondu (DFF), aérospatiale, polyétherimide (ULTEM), fusion par faisceau d’électrons, Clean Sky 2