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L’Agence Spatiale Européenne finance un procédé d’impression 3D métal à froid

Publié le 24 janvier 2015 par Guillaume Marion

Que l’industrie aérospatiale s’intéresse à l’impression 3D n’est plus une surprise en soit, ce secteur étant d’ailleurs l’un des plus actifs dans le recrutement de profils spécialisés dans cette technologie (voir notre étude sur le recrutement dans le secteur de l’impression 3D ICI).

L’année dernière, l’Agence Spatiale Européenne (ESA) investissait la somme de 20 millions d’euros dans le cadre du projet AMAZE visant à développer la fabrication additive de pièces métalliques de grandes dimensions à l’aide de deux procédés : l’impression 3D par faisceau laser et l’impression 3D par faisceau d’électrons. Toutefois, un des inconvénients lié à ces techniques est que les pièces imprimées peuvent se déformer pendant la fabrication à cause de phénomènes de dilatation thermique.

Après la NASA et General Electric, l’Agence Spatiale Européenne étudierait donc la possibilité de s’affranchir de ces problématiques en tentant de développer une technique d’impression 3D de pièces métalliques à froid, à partir d’un procédé de traitement de surfaces appelé Cold Spray. D’après le journal Irish Time, l’ESA aurait ainsi débloqué un financement à hauteur de 500 000 euros, pour la création d’un programme de recherches sur 4 ans au sein de l’université Trinity College de Dublin.

Le Cold Spray a initialement été développé dans le but de rendre des surfaces plus solides ou plus résistantes à la chaleur en les recouvrant d’une couche protectrice. Comme son nom l’indique, ce procédé permet de lier entre elles des particules de poudre en les projetant à froid sur un support. Le principe est d’accélérer un gaz à plus de deux fois la vitesse du son, puis d’introduire la poudre dans le flux de gaz afin de la projeter sur le support. Au-dessus d’une certaine vitesse, l’impact est suffisamment important pour que la poudre adhère au plateau sur lequel elle est projetée.

Fonctionnement du Cold Spray

Fonctionnement du Cold Spray

En superposant les couches une à une à la manière d’une imprimante 3D grand public, il est théoriquement possible de fabriquer des pièces en métal sans faire fondre celui-ci. Toutefois, à l’heure actuelle, il est difficile de faire plus que superposer quelques couches, et la fabrication de pièces à géométrie complexe semble encore assez lointaine comme en témoigne cette vidéo de General Electric :

Le gaz utilisé pour projeter la poudre est de l’hélium, un gaz qui permet d’atteindre les plus grandes vitesses de projection et donc les meilleures performances de dépôt. Le Dr. Rocco Lupoi, responsable du projet au sein de l’université de Dublin, indique que ce procédé a l’avantage d’être propre, l’hélium n’étant pas toxique. Le problème se situe plutôt au niveau du prix de l’hélium qui représente une part importante du coût de fonctionnement du procédé.

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Au centre de la pièce, les différentes couches de métal déposées par ‘Cold Spray’

Le fait de ne pas faire fondre le métal permet d’éviter les phénomènes de dilatation thermique ou d’oxydation et donne une meilleure résistance mécanique aux pièces fabriquées. Il est également envisageable de changer de matériaux en cours de fabrication pour construire des pièces ayant des résistances mécaniques différentes d’un endroit à l’autre, selon les chargements que subiront les différentes parties.

Le financement débloqué par l’ESA devrait donc servir à améliorer le procédé via l’étude de gaz porteurs afin d’essayer d’en réduire le coût tout en augmentant son efficacité. Les recherches devraient également portées sur la conception de buses de projections cold spray spécifiquement adaptées à la fabrication additive ainsi que le développement d’outils de simulation numérique du procédé et enfin l’étude de la résistance des pièces fabriquées.

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  1. […] la somme de 500.000€ pour un programme de recherche visant à développer une technique d’impression 3D à froid, dénommée Cold Spray, pour la réalisation de pièces […]

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