L’alumine, aussi appelé oxyde d’aluminium, est un matériau céramique technique que l’on retrouve à l’état naturel dans la bauxite, une roche qui contient également de l’oxyde de fer. Grâce au procédé de Bayer, on peut en extraire une poudre blanche qui pourra ensuite être transformée en aluminium via l’électrolyse. L’alumine est particulièrement intéressante grâce à ses propriétés chimique, thermique et électrique et est l’une des céramiques oxydées les plus employées en fabrication additive. Mais quelles sont ses caractéristiques et quels sont les procédés compatibles ? On vous en dit un peu plus sur l’alumine en impression 3D !
C’est en 1754 que le chimiste allemand Andreas Sigismund Marggraf isole pour la première fois de l’alumine à partir d’alun. Quelques années plus tard, le procédé de Bayer servira à l’extraire du minerai appelé bauxite. L’oxyde d’aluminium est aujourd’hui utilisé à 90 % pour produire de l’aluminium mais il est aussi employé comme céramique technique, offrant des caractéristiques très intéressantes en termes de résistance aux températures et aux chocs thermiques. Pour vous donner un ordre d’idée, le point de fusion de l’alumine est supérieur à 2 000 °C. Le matériau présente une très bonne stabilité dimensionnelle, une résistance à l’usure et est un bon isolant électrique. Sa dureté est comparable à celle du carbure de tungstène.
Une fois extraite, l’alumine est une poudre blanche (crédits photo : Itaforte)
L’oxyde d’aluminium est une poudre que l’on peut utiliser en fabrication additive et ce, avec plusieurs procédés. Tout d’abord, la poudre peut être enfermée dans un filament plastique et donc servir à une impression 3D FFF. Une fois la pièce prête, il faudra alors passer par des étapes de déliantage et de frittage pour se débarrasser de tout solvant et plastique mais aussi pour consolider le matériau. Il est également possible d’avoir recours à la fabrication additive résine – les étapes de post-traitement seront également nécessaires pour obtenir une pièce finale aux caractéristiques chimiques et mécaniques intéressantes. Enfin, on peut mentionner le liage de poudre : certaines imprimantes 3D sont compatibles avec des céramiques, dont l’alumine. A noter donc que l’impression d’alumine implique des étapes de post-traitement supplémentaires ce qui peut rallonger le processus de fabrication et ajouter des contraintes de production. Certains acteurs du marché cherchent toutefois à automatiser au maximum cette partie-là.
Justement, côté acteurs, on peut citer 3D Ceram ou encore Formlabs qui proposent des machines résine compatibles avec de l’alumine ; Nanoe qui a développé un filament à base d’oxyde d’aluminium ou encore Concr3de qui offre une gamme de solutions industrielles basées sur la technologie Binder Jetting. L’objectif n’est pas de citer l’ensemble des fournisseurs du marché mais simplement de montrer qu’il existe différentes options quand il s’agit d’utiliser l’alumine en fabrication additive.
Vous vous en doutez, l’alumine est très intéressante pour de nombreuses industries qui nécessitent une résistance aux températures élevées ou des propriétés d’isolation comme l’aérospatiale ou l’énergie. On va ainsi créer des boîtiers de connecteurs, des isolateurs, des pièces installées sur des montages électriques, etc. Grâce à la fabrication additive, on peut obtenir des petites quantités à moindre coût et les personnaliser selon les besoins.
Disque de meulage et fraise en céramique conçus via la résine d’impression 3D Alumina 4N de Formlabs (crédits photo : Formlabs)
L’alumine imprimée en 3D permet également de concevoir des noyaux de fonderie complexes en réduisant les délais et le prix global du moule. On peut par exemple imaginer des pièces avec des canaux internes pour un meilleur écoulement des fluides ou de l’air, une complexité en termes de design rarement atteignable via des procédés de fabrication plus traditionnels. Vous l’aurez compris, la fabrication additive permet de concevoir des pièces en alumine résistantes et durables, complexes et plus efficacement.
Et vous, utilisez-vous l’alumine en impression 3D ? N’hésitez pas à partager votre avis dans les commentaires de l’article. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou LinkedIn !
*Crédits photo de couverture : Formlabs
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Voir les commentaires
Bonjour, bravo pour cet article sur l'impression de l'alumine.
Je tenais à vous signaler l'existence de technologie SDM (slurry deposition modeling) breveté par 3D Minerals.
l'innovation réside dans l'alimentation de la tête d'impression par un slurry aqueux qui est transformé en pâte imprimable au dernier moment.
Cela permet d'imprimer sans limite de temps ni de taille.
De plus nous utilisons moins de 1% de produits organiques ce qui rend le déliantage inutile.
Nous proposons nos machines aux industriels dans différents domaines comme l'aéronautique, les réfractaires ou les contenants pour produits spéciaux.
un radome imprimé a été exposé au salon du Bourget.
N'hésitez pas à revenir vers moi si vous souhaitez d'autres informations ou des photos.
Bien à vous
Claude Schneider CEO