A la découverte des matériaux d’impression 3D : céramiques et matériaux organiques

Au fil des ans, la fabrication additive a connu une croissance exponentielle. Il existe de nombreuses technologies d’impression 3D qui permettent de construire des objets par dépôt successif de couches. Au début, les matériaux d’impression étaient rares, mais peu à peu et grâce à la recherche et au développement, il a été possible d’élargir le nombre et les types de matériaux. Les plus connus sont certainement les polymères – PLA, ABS, les résines, le nylon, etc. – et les métaux. Aujourd’hui, nous allons parler de deux groupes moins connus mais qui prennent de plus en plus d’importance : les matériaux céramiques et organiques.

Les matériaux céramiques

Les céramiques

Lorsqu’on parle de céramique, on pense souvent aux plus traditionnelles comme l’argile ou la porcelaine. Cependant, il existe des céramiques plus techniques pour des applications plus avancées. Par conséquent, il existe aujourd’hui deux grands groupes de céramiques techniques sur le marché : les oxydes et les non-oxydes. Le premier groupe comprend les oxydes métalliques alumine, zircone et silice, et le second groupe est constitué de matériaux tels que le carbure de silicium, le borure de silicium ou le nitrure de silicium. L’utilisation de ces matériaux est idéale pour les pièces qui nécessitent une grande résistance aux hautes températures et à l’usure. Une imprimante 3D céramique peut utiliser différents procédés de fabrication, du liage de poudre à la stéréolithographie en passant par l’extrusion. On vous présente d’ailleurs quelques imprimantes 3D céramiques du marché dans notre guide déidé.

Crédits photo : 3D Ceram

Le sable

Le sable est fait partie de ce groupe des céramiques et est utilisé pour créer des pièces complexes qui profitent des avantages de la fabrication additive, principalement pour la fabrication des moules de fonderie. L’emploi de ce matériau permet de réduire les déchets, d’économiser de l’énergie et le temps de fabrication est beaucoup plus court que celui des autres techniques. Il peut être utilisé pour la production en série de produits finis ou pour le prototypage, avec des machines comme la S-Max Flex de ExOne. Dans la vidéo ci-dessous, vous pouvez voir un exemple où la société Sandhelden utilise le sable comme principale ressource de fabrication dans le moulage par injection pour créer des collections de salles de bains.

Le béton

Le béton fait partie des matériaux céramiques, mélangé à des granulats de pierre et à de l’eau, créant ainsi un mélange uniforme compatible avec l’impression 3D. Ainsi, la fabrication additive dans le secteur de la construction est devenue de plus en plus importante. L’utilisation du béton comme matériau de construction est très économique, alors que le prix des imprimantes varie de 180 000 dollars à plus d’un million de dollars. Parmi les imprimantes que vous pouvez trouver sur le marché, citons l’imprimante Apis Cor House ou la Crane de WASP. La rapidité est l’un des avantages qui caractérisent ces machines : en 48 heures, on peut ériger les murs d’une maison !

Le bois et la pierre

Ces deux matériaux céramiques sont conçus pour être utilisés avec des imprimantes 3D FDM/FFF, et sont disponibles sous forme de filaments. Il existe deux filaments sur le marché, le filament de bois (LayWood) est composé de bois avec du plastique et le filament de pierre (LayBrick) est composé de minéraux similaires à la poudre de craie, c’est un mélange de gypse avec du plastique. Ce qui est étonnant dans ces finalement, ce sont leurs textures et leurs odeurs qui rappellent le bois et la pierre. Dans le cas de la pierre, on peut obtenir des surfaces lisses ou rugueuses, selon la variation de la température d’extrusion.

Crédits photo : Forust

Les matériaux organiques

Les tissus biologiques

Après avoir examiné les matériaux céramiques, intéressons-nous maintenant aux matériaux organiques, en commençant par la bio-impression. La bio-impression est l’impression 3D d’une encre composée de cellules qui peut être utilisée pour obtenir de la peau, des tissus, des tendons ou même des organes. L’impression s’effectue généralement par le dépôt des couches successives à travers une seringue sur-mesure. Il reste encore de nombreux progrès à faire mais les avancées sont réelles.

La bioimprimante 3D BIO V1 (crédits photo : Regemat)

Cires

Ce matériau organique est principalement utilisé pour le moulage, que ce soit pour des pièces mécaniques, des œuvres d’art, en dentisterie ou pour la fabrication de bijoux. En termes de matériau, par exemple, M3 Hi-Cast est utilisé avec les imprimantes 3D ProJet MJP 3600W et 3600W Max de 3D Systems. Notez que la société Solidscape de Stratasys est spécialisée dans les machines d’impression 3D en cire, avec des modèles tels que le 3Z Studio, le 3Z Pro et le MAX2. Elles fonctionnent de manière similaire aux imprimantes FDM plastique, mais incluent un outil de fraisage dans chaque couche pour les rendre uniformes et de niveau. Enfin, 3D Systems propose la gamme ProJet MJP 3600W, ou Projet MJP 2500W, idéale pour la fabrication de bijoux. Voici une vidéo :

Matériaux alimentaires

Qui aurait pu un jour penser que nous pourrions imprimer de la nourriture avec des imprimantes 3D ? Pâtes, glaces, chocolat, bacon, viande… L’impression 3D révolutionne la cuisine ! Et vous vous demandez peut-être s’il existe des imprimantes alimentaires, la réponse est oui. Parmi eux, citons Foodini de Natural Machines, Brill 3D Culinary Studio, Mycuisini 2.0 ou Choc Creator V2 Plus pour l’impression du chocolat.

La machine Foodini (crédits photo : Natural Machines)

Que pensez-vous des matériaux céramiques et organiques ? Les utilisez-vous ? Partagez votre avis dans les commentaires de l’article. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou Twitter !