La fabrication additive métal a connu une croissance importante ces deux dernières années avec une hausse de 80% des équipements vendus en 2018 selon le cabinet Wohlers. Un secteur en très bonne santé portée par les arrivées imminentes ou annoncées de grands groupes comme General Electric, Michelin, Fives ou HP, mais aussi l’apparition de startups comme Desktop Metal, XJet ou Markforged. Ce dernier présentait ainsi en janvier 2017 la Metal X, une machine métal dont la technologie propriétaire appelée ADAM vise à diviser les coûts de fabrication par 10 en comparaison aux technologies concurrentes et par 100 par rapport aux méthodes traditionnelles comme la fonderie ou l’usinage.
La Metal X s’appuie sur une approche innovante à la frontière entre le dépôt de matière fondue et le MIM (pour Metal Injection Molding), une technique bien connue dans le monde industriel, dérivée du moulage par injection et appliquée aux métaux. Sous le nom de ADAM (pour Atomic Diffusion Additive Manufacturing), le procédé de Markforged recourt à une poudre métallique enfermée dans un filament grâce à un liant.
L’imprimante 3D Metal X commence son travail en extrudant le filament métallique pour former couche par couche la pièce. Une fois imprimée, la pièce est alors déliantée à l’aide d’une solution chimique puis frittée dans un four de cuisson ; une étape qui implique alors une réduction de l’ordre 20% des dimensions. Ce retrait est toutefois anticipé lors de la phase de modélisation. Comme pour l’impression 3D FDM, la technologie ADAM permet de recourir à des supports d’impression, imprimés dans le même matériau d’impression que l’objet, mais facilement séparables par l’ajout d’une couche intermédiaire à base de céramique.
Selon Markforged, la Metal X permet au final d’obtenir des pièces denses à 96%, un élément clé pour le succès du constructeur. Parmi les autres spécificités techniques, l’imprimante permet de produire des pièces d’une taille maximale de 300 x 220 x 180 mm avec une épaisseur de couche avant frittage de 50 microns. Au niveau des matériaux compatibles, on retrouve pour le moment un unique acier inoxydable 17-4 PH alors que plusieurs métaux sont disponibles en version bêta, comme l’Acier d’Outillage (A2, D2), le Titane Ti6A14V, l’Inconel (IN) 625, le Cuivre ou enfin l’Aluminium (6061, 7075).
Pour acquérir la solution globale, incluant l’imprimante 3D, la station de déliantage et le four de cuisson, il vous faudra compter un budget total de moins de 170 000€ HT. Un coût conséquent qui reste toutefois largement inférieur aux équipements de fabrication additive métal sur lit de poudre. Selon 3DZ France, distributeur de la marque Markforged, « le retour sur investissement est toutefois généralement inférieur à 14 mois ».
Patrick Ferraris, Directeur Général de 3DZ France, explique : « La Metal X de Markforged est spécialement pensée pour la réalisation d’outillages car elle permet de réduire le délai d’approvisionnement de la pièce, son coût par rapport à une technologie classique et vient faciliter les ajouts fonctionnels ou la réalisation d’itérations rapides d’outillages. »
Ce n’est d’ailleurs pas un hasard si le fabricant d’outillages Black & Decker a récemment décidé de s’équiper de la Metal X. L’industriel dévoile notamment comment le recours à cette technologie lui a permis de réduire ses coûts de 92% par pièce et de gagner en rapidité de production sur des composants de ses machines. Il précisait que l’imprimante 3D est 20 fois plus rapide et 12,5 moins cher en comparaison à des méthodes de fabrication plus classiques. Parmi les pièces imprimées en 3D, Black & Decker dévoilait notamment une pièce de meuleuse permettant d’effectuer des opérations de finition de surface sur des voies de chemin de fer.
Exemple de pièce d’outillage imprimée en 3D pour Black & Decker (crédits photo : Markforged)
La machine présente enfin une faible contrainte HSE, « on a une solution qui s’installe rapidement et facilement tout en s’insérant naturellement dans un environnement de travail » estime Mr Ferraris avant d’ajouter « La solution permet aussi aux grands groupes d’avoir une maitrise des pièces via un site concepteur qui utilise une interface simple de programmation appelée Eiger.io. Celle-ci permet d’assurer des réalisations géolocalisées dans les usines n’importe où dans le monde. Le processus d’impression ne nécessite pas non plus des profils de collaborateurs spécifiques dans la phase de réalisation. »
Présente désormais en Italie, en France et en Espagne, l’entreprise 3DZ distribue un large portefeuille de machines de fabrication additive tels que 3D Systems, Markforged ou encore JCR et a pour objectif de couvrir une large partie du marché européen. Vous pouvez en savoir plus sur 3DZ France en vous rendant sur son site officiel ICI.
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