#Startup3D : ING3D et l’impression 3D de minéraux

Basée en Allemagne, notre startup du mois est ING3D : elle a développé un procédé d’impression 3D minérale qui s’inspire du frittage de poudre, baptisé Mineral Direct Laser Sintering (MDLS). Celui-ci permet de concevoir des pièces très légères et ininflammables tout en réduisant par 10 le coût de l’impression et en accélérant le procédé de fabrication. ING3D utilise notamment de la perlite, une roche d’origine volcanique contenant de l’eau. Encore au stade de prototype, la machine développée par la startup pourrait impacter de nombreuses industries qui ont besoin de produire des objets résistants à la chaleur par exemple. Nous avons rencontré le fondateur de ING3D, David Manjura, afin d’en savoir plus sur cette technologie innovante et les futurs projets de la startup.

3DN : Pouvez-vous vous présenter brièvement et expliquer votre lien avec l’impression 3D ?

Bonjour, je m’appelle David Manjura, je suis ingénieur en matériaux – spécialisé dans les matériaux inorganiques légers – et je travaille dans le secteur de la construction depuis 11 ans. En 2015, j’ai découvert l’impression 3D pour la première fois lorsque j’ai reçu une demande de l’université technique de Munich pour développer un béton léger. Dès lors, le sujet de la fabrication additive n’a plus quitté mon esprit. Après avoir travaillé avec des experts de l’impression 3D, participé à des salons professionnels, des forums et des conférences, je suis convaincu que la fabrication additive pourrait devenir une étape technologique décisive pour résoudre une multitude de problèmes environnementaux, économiques et peut-être même culturels.

Le fondateur de ING3D tient dans ses mains une pièce imprimée en 3D avec le procédé MDLS (crédits photo : ING3D)

3DN : Comment est née ING3D ? Pouvez-vous expliquer plus en détail le Mineral Direct Laser Sintering (MDLS) ?

J’ai remarqué que la fabrication additive se concentrait principalement sur les métaux et les plastiques, et seulement un petit pourcentage sur les matériaux inorganiques, comme le béton et la céramique. Le sujet des matériaux légers inorganiques imprimés en 3D n’avait pas encore été abordé dans un brevet ou une thèse. En 2016, j’ai décidé de mener la première série d’expériences indépendamment de travail de l’époque et de vérifier si une telle impression 3D est réalisable. C’est ainsi qu’est née la technologie MDLS (Mineral Direct Laser Sintering). Le procédé consiste à fritter des matériaux minéraux légers – en particulier la perlite – au moyen d’un laser CO2 combiné à la méthode bien connue du lit de poudre en une seule étape, c’est-à-dire sans post-frittage.

3DN : Vous décrivez vos solutions comme durables, résistantes à la chaleur et ultralégères. Comment ces propriétés peuvent-elles être obtenues ?

Étant donné que le processus de frittage ne nécessite aucun revêtement avec des additifs, la matière première reste pure dans sa forme et peut être éliminée sans problème après la période d’utilisation – dans certains cas dans les déchets organiques comme conditionneur de sol. La matière première elle-même est fondamentalement stable en température et très légère. Elle est transformée en éléments de protection contre l’incendie de la classe de matériaux de construction A1 ou en isolation de four par le façonnage sans liant du processus d’impression 3D avec des structures de remplissage et des contours adaptés.

Crédits photo : ING3D

3DN : Quels défis avez-vous dû relever pendant le développement ?

Tout d’abord, il n’existait pratiquement aucun point de départ dans la littérature sur la façon dont les matériaux légers minéraux réagissent au frittage laser. À cette fin, des dizaines de matériaux minéraux ont été étudiés et testés pendant plus d’un an avec les moyens les plus simples. Après les premiers succès obtenus, il a fallu construire un système prototype, le financer et le développer avec des partenaires pour démontrer sa fiabilité. Pour ce faire, un système de découpe laser a été réduit au strict minimum et un système d’application de poudre ainsi qu’un logiciel rudimentaire ont été développés et mis en place. Cela a donné lieu à de premières caractéristiques techniques, puis à des idées de pré-produits, que nous avons imprimés sur ladite machine prototype. Afin de développer de bons résultats d’impression et des produits finis appropriés, des milliers d’heures de travail ont été nécessaires en peu de temps jusqu’à ce que tous les paramètres techniques de rétrécissement, de support, de densité de puissance, etc. soient réglés. Il existe bien sûr des défis liés au développement global de l’entreprise, qu’il s’agisse de brevets, de clients potentiels, d’investisseurs, etc.

3DN : Pour quelles applications vos clients utilisent-ils la technologie ING3D ? Quels avantages en retirent-ils ?

Nous sommes principalement dans la phase de développement du produit avec nos clients et ce n’est qu’après la construction de l’usine pilote industrielle que nous serons en mesure de livrer la quantité prévue de produits finis sur le marché. Quant aux applications, elles sont très variées. Cela commence par l’isolation des fours déjà mentionnée, où l’électronique et les capteurs ont besoin d’être protégés dans des applications complexes à haute température. On peut aussi parler de la filtration de l’eau et de l’air, où le matériau est fondamentalement très efficace en raison de sa porosité ouverte, et où une efficacité et une durabilité supérieures sont obtenues grâce à la conception structurelle connue de l’impression 3D. Enfin, on peut évoquer les applications biotechnologiques où les empreintes servent de substrats coralliens naturels pour le reboisement des récifs avec des larves résistantes à la chaleur.

La technologie permet de concevoir des applications biotechnologiques (crédits photo : ING3D)

3DN : Quels sont les futurs projets de ING3D ?

À moyen terme, au moins trois produits finis différents seront fabriqués et développés en permanence chez ING3D. Cette étape sera suivie par le développement d’usines en série pour nos clients B2B et par de nouveaux investissements dans la recherche et le développement de matériaux légers minéraux. Dans ce dernier cas, nous n’avons qu’effleuré la surface. Nous attendons au moins deux ou trois autres percées scientifiques majeures dans les prochaines années. Et bien sûr, nous voulons être à l’avant-garde de cette science.

3DN : Un dernier mot pour nos lecteurs ?

Nous sommes impatients d’assister à une discussion et à un échange animés sur le thème de l’impression 3D minérale, des nouvelles possibilités d’application et, bien sûr, du marché de l’impression 3D en général. Les communautés telles que 3Dnatives sont une excellente plateforme pour donner un aperçu du marché en constante croissance de l’impression 3D et pour permettre aux producteurs et aux clients de prendre des décisions. Vous pouvez retrouver plus d’informations sur notre site internet.

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