Impression 3D de granulés : comment fonctionne ce procédé de fabrication additive ?
Le procédé classique d’impression 3D FFF consiste à créer des couches en déposant un matériau fondu, généralement sous forme de filament plastique. Toutefois, on assiste depuis peu à l’émergence d’un nouveau courant d’exploitation de cette technologie de fabrication, qui délaisse les bobines au profit de l’utilisation de granulés plastiques ou pellets en anglais. L’impression 3D de granulés est une méthode qui utilise donc des matériaux sous forme de granulés pour fabriquer des pièces couche par couche. De plus en plus d’entreprises développent des machines qui fonctionnent avec ce type de matériau, voire des solutions qui peuvent être adaptées aux imprimantes 3D standard pour les rendre compatibles avec les granulés.
Les granulés sont des matériaux qui se présentent sous la forme de granules, des sortes de petits bâtonnets, obtenus via la pelletisation ou granulation. Dans ce processus, les matériaux, qui peuvent être des produits chimiques, des plastiques, des composites ou des minéraux, sont moulés sous la forme comprimée de granulés. Ces types de ressources sont principalement utilisés pour le moulage par injection, bien que, comme nous l’avons mentionné, ils deviennent de plus en plus importants dans le monde de l’impression 3D. Il s’avère que leur utilisation dans la fabrication additive est plutôt faible par rapport à la quantité de bobines de filament qui existent aujourd’hui. Cela peut sembler paradoxal, car les filaments sont fabriqués à partir de granulés, et utiliser les granulés directement dans l’imprimante 3D permettrait d’économiser une étape intermédiaire dans tout le processus.
Extrudés couche par couche, les granulés forment la pièce finale (crédits photo : 3Dnatives)
Impression 3D et granulés
Les granulés et les filaments nécessitent des extrudeurs différents, ayant des spécificités et propriétés différentes. Contrairement aux filaments, les extrudeurs de granulés sont dotés d’une trémie intégrée qui absorbe progressivement les matériaux et les pousse dans la zone de fusion. Là, les granulés sont ramollis jusqu’à la consistance souhaitée, où le plastique est ensuite éjecté par la buse et déposé sur la plate-forme d’impression. Bien que le processus puisse sembler un peu plus complexe que l’extrusion de filaments, il présente un certain nombre d’avantages intéressants que nous allons voir ci-dessous.
Tout d’abord, quand il s’agit d’impression 3D de granulés, nous constatons une nette réduction du coût final des pièces grâce au faible coût du matériau et à la réduction du temps de fabrication. Nous obtenons ainsi une technologie idéale pour la production de grandes séries ou de plus larges pièces qui, autrement, ne seraient pas entièrement rentables. Un autre point positif est la réduction des bourrages pendant le processus de fabrication, car il s’agit d’un problème d’impression courant lorsqu’on travaille avec des filaments.
Mais ce qui est particulièrement intéressant lorsque l’on travaille avec des granulés est les propriétés finales qu’on peut obtenir. Lorsque l’on utilise des filaments, il faut savoir qu’il ne présente pas exactement les mêmes propriétés physico-chimiques que la matière brute. En effet, quand on fabrique un filament, on doit chauffer la matière première ce qui vient dégrader ses propriétés – plus on la chauffera, plus la dégradation sera importante. On est alors obligé de rajouter des additifs pour réduire cette dégradation. Le résultat obtenu est donc assez différent de la matière de départ. Or, en travaillant dès le départ avec des granulés, pas besoin de passer par ces transformations, on vient donc contourner ces dégradations et on se rapproche beaucoup plus des propriétés chimiques et physiques du plastique utilisé en injection.
En ce qui concerne les inconvénients que l’on peut observer, il convient de mentionner que l’impression 3D de granulés n’est pas actuellement aussi répandue que celle de filaments, de sorte que le développement d’extrudeurs adaptés à ces matériaux peut être quelque peu difficile à réaliser. En outre, lors de la création de pièces couche par couche, les granulés ne sont pas reliés entre eux comme dans le cas du filament, mais sont dispersés. Il est donc moins facile de contrôler les changements de débit, ce qui est nécessaire pour les pièces plus complexes exigées par les machines.
L’utilisation de granulés permet de réduire les coûts de fabrication
Comme nous pouvons le constater, la popularité croissante de l’impression 3D de granulés encourage de nombreuses entreprises à développer leurs propres solutions de fabrication. En France, l’un des leaders incontestés du marché est Pollen AM qui a développé une gamme de machines compatibles avec des thermoplastiques, des céramiques techniques et des métaux. Cette nouvelle tendance arrivera-t-elle à prendre le dessus sur les filaments ? Quels nouveaux acteurs vont émerger dans le secteur de la fabrication additive ? Seul l’avenir nous le dira.
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