A la découverte des matériaux d’impression 3D : céramiques et matériaux organiques

Au fil des ans, la fabrication additive a connu une croissance exponentielle. Les technologies d’impression 3D évoluent et avec elles les matériaux utilisés. Au début, les matériaux d’impression étaient rares, mais progressivement, grâce à la recherche et au développement, il a été possible d’augmenter le nombre et les types de matériaux. Les plus connus sont certainement les polymères (PLA, ABS, résines, nylon) et les métaux. Cependant, aujourd’hui, nous voulons donner un aperçu général de deux groupes de matériaux en particulier : les matériaux céramiques, qui comprennent de nombreux matériaux inorganiques durs tels que la céramique, mais aussi le sable ou le ciment, et les matériaux organiques.

Matériaux céramiques

Céramique

Quand on parle de céramique, on pense souvent aux plus traditionnelles comme l’argile ou la porcelaine. Cependant, il existe également des céramiques techniques pour des applications avancées. Il existe actuellement deux grands groupes de céramiques techniques sur le marché : les oxydes et les non-oxydes. Le premier groupe comprend les oxydes métalliques d’alumine, de zircone et de silice, tandis que le second groupe est constitué de matériaux tels que le carbure de silicium, le borure de silicium ou le nitrure de silicium. L’utilisation de ces matériaux est idéale pour les pièces qui nécessitent une résistance aux hautes températures et à l’usure, les pièces en céramique sont nécessaires par exemple pour les secteurs automobile et aérospatial. Une imprimante 3D céramique peut utiliser différents procédés de fabrication : liage de poudre, stéréolithographie, extrusion ou photopolymérisation.

Sable

Le sable peut être considéré comme un matériau céramique. Il est utilisé pour créer des pièces complexes qui tirent parti de la fabrication additive, notamment pour la création de moules de fonderie. L’utilisation de ce matériau réduit les déchets et les temps de production sont beaucoup plus courts qu’avec d’autres techniques. Il peut être utilisé pour la production en série de produits finis ou pour le prototypage, avec des machines comme le S-Max Flex d’ExOne. Dans la vidéo ci-dessous, vous pouvez voir un exemple où la société Sandhelden utilise l’impression 3D de sable pour créer des accessoires de salle de bain plus durables.

Ciment

Le ciment est un autre des matériaux céramiques que nous souhaitons mettre en avant. Pour le produire, des grains de pierre et d’eau sont mélangés, créant une pâte uniforme qui est également compatible avec l’impression 3D. La fabrication additive dans l’industrie de la construction est donc devenue de plus en plus importante. L’utilisation du béton comme matériau de construction est très bon marché, tandis que le prix des imprimantes varie de 180 000 € à plus d’un million d’euros. Parmi les imprimantes 3D béton que l’on peut trouver sur le marché figurent l’imprimante Apis Cor House ou la Crane de WASP. La rapidité est l’un des avantages qui caractérisent ces machines : en 48h il est possible d’ériger les murs d’une maison !

Bois et pierre

Ces matériaux céramiques sont principalement utilisés sous forme de filament pour les imprimantes 3D FDM/FFF. Il existe également des solutions telles que l’imprimante 3D par jet de matière de Desktop Metal avec la technologie Forest™ pour l’impression 3D dans le bois. Quant aux filaments, ils contiennent 30 à 40 % de fibre de bois et 60 à 70 % de polymère ; même les filaments de pierre sont composés d’un mélange de plâtre et de plastique. Parmi les fabricants qui proposent les deux filaments figurent ColorFabb et Formfutura. L’aspect surprenant de ces matériaux est qu’ils ressemblent vraiment au bois et à la pierre à l’œil et au toucher et peuvent être utilisés pour la production de pièces finies plus durables.