Quelles sont les imprimantes 3D composite du marché ?

Dans le secteur de l’impression 3D, les industriels recherchent de plus en plus des matériaux composites car ils offrent des propriétés mécaniques plus intéressantes notamment en termes de résistance : le matériau en question appelé “matrice” (le plus souvent un thermoplastique) comprend des fibres – carbone, aramide, verre – qui permettent d’augmenter la solidité de la pièce finale, de diminuer son poids total voire même de remplacer l’utilisation du métal. Aujourd’hui, la plupart des imprimantes 3D FDM de bureau peuvent imprimer des filaments composites à condition d’avoir une buse en acier trempé. Mais ces machines ne permettent pas de déposer les fibres directement dans le matériau matrice, pendant l’impression. C’est pourquoi plusieurs fabricants ont développé des solutions capables d’extruder à la fois la matrice et les fibres afin d’obtenir des pièces encore plus résistantes. On vous a donc sélectionné quelques imprimantes 3D composite qui s’appuient sur différentes technologies, capables de mélanger deux matériaux pendant l’impression.

9T Labs et sa solution Red Series

Fondé en 2018, 9T Labs est un fabricant suisse, spécialiste de l’impression 3D composite. Son procédé, Additive Fusion Technology, permet de déposer des fibres de carbone continues dans une matrice polymère de façon automatisée et contrôlée. Cela est réalisé via la Red Series qui comprend l’unité d’impression, Build Module, et la machine de post-traitement, la Fusion Module. L’imprimante 3D est capable de placer des fibres continues selon l’orientation et les trajectoires choisies par l’opérateur dans la phase de design et préparation du fichier 3D. Cela permet d’optimiser le poids et le coût de la pièce et de garantir une solidité optimale. Si certaines parties de la pièce n’ont pas besoin de fibres continues, l’imprimante 3D procède à un remplissage avec un polymère classique voire avec un plastique renforcé en fibres courtes. La machine est équipée de plusieurs capteurs pour contrôler l’ensemble du processus d’impression, ainsi que d’un système de gestion de la température pour minimiser la formation d’humidité et s’assurer d’une bonne adhésion entre les couches. Enfin, si on s’intéresse à la Fusion Module, la machine permet un moulage par compression pour atteindre les meilleures performances tant en termes de finition de surface, de consolidation ou encore de qualité de pièce. Si vous souhaitez en savoir plus sur le processus de fabrication de 9T Labs, on vous propose la vidéo ci-dessous :

Anisoprint et ses imprimantes 3D composite

Lorsque l’on pense à des solutions clés en main d’impression 3D en fibre continue, qu’elles soient de bureau ou industrielles, Anisoprint est inévitablement l’une des principales entreprises qui vient à l’esprit. Dirigé par Fedor Antonov et actuellement basé à Singapour, le fabricant s’est fixé pour objectif d’« introduire une nouvelle technologie de fabrication industrielle mondialement demandée pour des structures optimisées en matériaux composites ». Pour ce faire, Anisoprint utilise sa technologie brevetée de coextrusion de fibres composites (CFC), qui ajoute des fibres continues à un thermoplastique de base, notamment le PLA, l’ABS, le PETG et le nylon. Pour ses solutions de bureau, la A3 (460 x 297 x 210 mm de volume de construction) et la A4 (287 x 210 x 140 mm de volume de construction), il est possible de travailler avec des composites allant jusqu’à 900 MPa. Quant à la PROM IS 500, la solution industrielle de l’entreprise, elle est compatible avec les plastiques à haute température (jusqu’à 410°C) comme le PEEK et le PEI, avec un volume de construction de 600 x 420 x 300 mm. Le fabricant se distingue également par le fait que les utilisateurs peuvent modifier la densité de la charge composite ou changer la direction des fibres pour obtenir des pièces optimales, ce qu’Anisoprint appelle l’« anisoprinting ».

Un procédé de fabrication hybride avec Continuous Composites

Fondée en 2015, Continuous Composites est une entreprise qui encourage le développement de technologies innovantes pour l’industrie. Afin de résoudre certains problèmes de vitesses lentes, de matériaux peu résistants et de petits volumes de fabrication, elle a créé la solution CF3D®. Celle-ci est un peu différente des procédés ci-dessus car elle mêle à la fois l’extrusion et la stéréolithographie. En effet, ce processus de fabrication automatisé commence par déposer une fibre sèche continue qui est ensuite imprégnée d’une résine durcissement rapide grâce à un autre extrudeur. La résine est alors durcie par un laser. Cette méthode élimine le besoin de moules, de fours et d’autoclaves, ce qui permet d’obtenir un rendement élevé de matériaux à un coût moindre. La technologie CF3D® permet d’imprimer des fibres structurelles et fonctionnelles en une seule étape.

Impossible Objects

La société américaine Impossible Objects a développé la CBAM 25, une technologie d’impression 3D spécialement conçue pour les matériaux composites. Cette innovation est est optimisée pour travailler avec des matériaux tels que la fibre de carbone et la fibre de verre, combinés à des polymères haute performance comme le nylon et le PEEK. Pensée pour répondre aux besoins exigeants des environnements industriels, la CBAM 25 vise à transformer la fabrication additive en offrant des grandes performances en termes de rapidité et de précision. Cette technologie est capable d’imprimer chaque couche en moins de 4 secondes, lui permettant de produire des pièces jusqu’à 15 fois plus vite que les solutions concurrentes sur le marché.

Les imprimantes 3D composite de Markforged

Le fabricant Markforged utilise la technologie CFF (Continuous Filament Fabrication) pour déposer des fibres continues couche par couche. Pour cela, il propose quatre types de renforts : fibre de carbone, fibre de verre, Kevlar et fibre de verre HSHT. Ces matériaux composites sont compatibles avec plusieurs imprimantes 3D de la marque, notamment la série Desktop (Onyx Pro et Mark Two), qui combine qualité industrielle et accessibilité, ainsi que la série Industrial (X7, FX10, FX20), conçue pour produire des pièces robustes et fiables à grande échelle avec des matériaux haute performance.

Moi Composites et sa technologie CFM

Moi Composites est une spin-off du Politecnico de Milan fondée en 2018, spécialisée dans une technologie brevetée : le Continuous Fiber Manufacturing (CFM). Cette méthode d’impression 3D utilise des matériaux composites à fibres continues. Contrairement aux autres solutions existantes, la CFM repose sur une tête d’impression adaptable à toute machine CNC disposant de plus de 4 axes. Elle permet de travailler avec divers matériaux composites, tels que les fibres de carbone, les aramides, le verre ou encore des matériaux bio-sourcés. L’entreprise a également développé un logiciel sur mesure qui optimise à la fois la conception et la production grâce à des algorithmes génératifs intelligents. Ce logiciel pilote les machines robotisées, assure le contrôle qualité et planifie l’ensemble du processus, de la conception CAO jusqu’à l’impression 3D. La technologie CFM trouve des applications dans de nombreux domaines nécessitant des matériaux hautes performances, durables et fonctionnels. Parmi les secteurs les plus concernés figurent l’énergie, l’aérospatiale, la construction, le sport et le maritime.

Thermal Laser Curing de SphereCube

SphereCube est une entreprise italienne spécialisée dans la production de composants composites de haute performance, sans recourir à l’utilisation de moules et en minimisant son impact environnemental. Sa technologie innovante, le Thermal Laser Curing, permet de fabriquer des pièces composites renforcées par des fibres continues et dotées d’une matrice thermodurcissable. Ce procédé repose sur une imprimante 3D équipée d’une tête d’extrusion et d’un système à 5 axes, garantissant une grande précision dans la fabrication. Lors de l’impression, les matériaux sont extrudés sous deux états physiques distincts : la matrice polymère sous forme de fluide visqueux et le matériau de renforcement sous forme de fibres continues. Une fois cette étape achevée, une source thermique intervient pour durcir partiellement ou totalement le matériau composite, généralement à l’aide de rayons UV. Le procédé de durcissement par laser thermique offre également la possibilité de traiter divers types de matrices thermodurcissables et d’utiliser une grande variété de fibres continues, y compris des alternatives naturelles et végétales comme le lin et le chanvre. De plus, SphereCube a breveté une méthode exclusive de préparation des fibres de renforcement, utilisant une machine à lier pour optimiser leur intégration. Grâce à son expertise et à ses innovations, l’entreprise a été distinguée parmi les lauréats du Formnext Startup Challenge 2022.

Utilisez-vous des imprimantes 3D composite ? Si oui, lesquelles ? Partagez votre avis dans les commentaires de l’article. N’hésitez pas à nous suivre sur Facebook ou Twitter !