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La Metal X peut désormais imprimer en 3D des pièces en cuivre pur

Publié le 17 février 2020 par Mélanie R.
cuivre en impression 3D

Le fabricant américain Markforged a annoncé la semaine dernière la possibilité d’imprimer en 3D des pièces en cuivre pur sur sa machine Metal X, une solution de fabrication additive métal relativement plus accessible que des systèmes concurrents. C’est une nouvelle intéressante pour tous les utilisateurs de l’impression 3D métal car le cuivre reste un matériau difficile à imprimer via un procédé de fusion laser sur lit de poudre. L’ajout du cuivre dans sa gamme de matériaux, sous forme de filament, devrait permettre à Markforged de produire des composants complexes à haute conductivité électrique et thermique.

En 2017, Markforged présentait sa première imprimante 3D métal, la Metal X dont le procédé d’impression se rapproche du MIM (moulage par injection de métal). Elle est basée sur un procédé d’extrusion, comme les autres machines de la gamme du fabricant, et peut aujourd’hui créer des pièces en acier, Inconel et maintenant en cuivre – des métaux qu’on va retrouver sous une forme de filament. L’utilisateur pourrait donc obtenir des pièces en cuivre pur ce qui est peu commun sur le marché de la fabrication additive. En effet,  le cuivre sous forme de poudre est difficile à imprimer en 3D via un procédé laser car le métal réfléchit si bien la lumière qu’il va également réfléchir une grande partie de l’énergie nécessaire à la fabrication de la pièce. Seulement quelques acteurs comme GE Additive ou Optomec proposent ce matériau pour leurs machines tandis que les autres s’appuient sur des alliages de cuivre. 

Différentes pièces en cuivre imprimées en 3D sur la Metal X (crédits photo : Markforged)

Markforged ajoute le cuivre à sa gamme de matériaux d’impression 3D

Le procédé de fabrication additive développé par Markforged permet d’éviter ce problème posé par la réflectivité du cuivre et la source lumineuse. Greg Mark, CEO et fondateur de l’entreprise, ajoute : “Le cuivre est le moteur de notre monde. Il est partout. Il construit nos voitures, active les téléphones et fait fonctionner les équipements électriques. Le cuivre a toujours été un matériau coûteux et difficile à usiner, incompatible avec d’autres procédés d’impression 3D sous sa forme pure. Aujourd’hui, nous l’avons rendu plus facile et moins cher à produire. Le cuivre imprimé en 3D de Markforged va changer la donne pour les industries automobile et électronique, et il ouvrira la porte à l’innovation dans bien d’autres domaines.” 

Le cuivre proposé par Markforged présenterait une conductivité thermique et électrique élevée, notamment une conductivité thermique supérieure à 350 W/mK et une conductivité électrique de 84 % IACS. Grâce à la fabrication additive, les industriels pourront imaginer des pièces plus complexes auparavant impossibles à usiner. Markforged a d’ailleurs commencé à travailler avec un constructeur automobile pour qu’il teste plusieurs pièces imprimées en 3D en cuivre. Il a notamment conçu des tiges de soudure, employées pour souder par points les pièces de carrosserie des véhicules. Après plusieurs essais de soudure approfondis, le constructeur aurait retrouvé la même résistance que celles traditionnellement utilisées. Mais ce qui est intéressant est qu’il a réussi à réduire ses délais de fabrication par 12 fois et ses coûts par 6 fois.

A gauche, une pièce en cuivre usinée ; à droite, la même pièce imprimée en 3D (crédits photo : Markforged)

Au delà des temps de production réduits et des coûts diminués, la fabrication additive permet également de réduire les stocks et de concevoir uniquement les pièces dont on a besoin en temps réel. C’est particulièrement appréciable dans le domaine de l’automobile où des milliers de composants sont nécessaires à la fabrication d’une voiture. Le partenaire de Markforged ajoute : « Maintenant que nous avons évalué avec succès les essais de soudure, nous prévoyons d’étendre notre capacité d’impression 3D sur ce composant métallique et d’autres. L’impression 3D du cuivre avec Markforged est plus rapide et plus rentable que l’achat de composants usinés complexes, et nous espérons qu’elle nous aidera à atténuer l’exposition aux temps d’arrêt et à réduire les coûts de stocks de 200 000 dollars par an en utilisant une seule Metal X. » Retrouvez toutes les informations sur ce nouveau cuivre sur le site de Markforged.

Un dissipateur de chaleur imprimé en 3D (crédits photo : Markforged)

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