La technologie Multi Material Jetting peut combiner jusqu’à 4 matériaux à la fois

À l’Institut Fraunhofer for Ceramic Technologies and Systems  (IKTS) en Allemagne, les chercheurs ont mis au point un système Multi Material Jetting (MMJ) capable de fabriquer de manière additive des pièces intégrant plusieurs matériaux, y compris des matériaux haute performance comme la céramique et les métaux. Quel est l’objectif d’une telle technologie ? Elle pourrait permettre de combiner des propriétés de conductivité thermique et électrique dans un seul composant. Elle viendrait finalement accorder plusieurs fonctionnalités, un point fort pour la production industrielle. Pour l’instant la machine développée par l’IKTS pourrait combiner jusqu’à 4 matériaux différents, offrant un volume d’impression de 200 x 200 x 180 mm.

En fabrication additive, tout comme avec les méthodes conventionnelles, produire en combinant des matériaux multiples n’est pas une tâche facile. Le procédé Multi Material Jetting est capable de surmonter ces limitations en pulvérisant différents matériaux à l’échelle du nanolitre. La technologie est basée sur le dépôt de micro gouttelettes de liant thermoplastique, chargées en poudre métallique ou céramique, à l’aide de systèmes de microdistribution de haute précision (MDS). Le diamètre de la gouttelette est compris entre 300 et 1000 µm. Pendant le processus d’impression, les gouttelettes se superposent après chaque dépôt pour former des couches d’une hauteur comprise entre 100 et 200 µm. Le mécanisme de solidification repose sur le refroidissement, ce qui permet de traiter des métaux y compris des métaux durs, ainsi que des matériaux céramiques à base d’oxyde, de nitrure et de carbure. L’étape finale est le déliantage et le frittage.

Multi Material Jetting, une technologie qui offre davantage d’opportunités

Uwe Scheithauer, chercheur au Fraunhofer IKTS, affirme : « Actuellement, nous pouvons traiter jusqu’à quatre matériaux différents à la fois. Le facteur critique ici est le dosage personnalisé du métal ou de la céramique. Il est essentiel de bien doser pour que le produit final fabriqué additivement acquière les propriétés et les fonctions requises lors du frittage ultérieur dans le four, notamment des propriétés telles que la résistance, la conductivité thermique et la conductivité électrique. » Cela ouvre la porte à un large éventail d’applications, permettant aux entreprises de produire des composants multi-fonctionnels hautement intégrés avec des propriétés définies individuellement. La machine pourrait être utilisée pour fabriquer des pièces très complexes telles que le système d’allumage d’un moteur de propulsion de satellite en céramique. Les chambres de combustion des moteurs de satellites atteignent des températures extrêmement élevées, de sorte que la capacité des céramiques à résister à la chaleur en fait un choix de matériau idéal. De plus, le MMJ pourrait être privilégié pour produire un système d’allumage directement intégré au moteur. Celui-ci combine des zones électriquement conductrices et isolantes en un seul composant extrêmement robuste.

Uwe Scheithauer poursuit : « Nous pourrions aussi l’utiliser pour fabriquer des ébauches pour des pièces en carbure, par exemple. Grâce à l’énorme précision des systèmes de dosage, les contours des ébauches seraient déjà très proches de ceux du produit final. Elles ne nécessiteraient donc qu’un très faible meulage ultérieur par rapport aux méthodes conventionnelles. C’est un gros avantage lorsque vous travaillez avec du carbure. »

Le projet du Fraunhofer IKTS a démontré que la technologie fonctionne également dans la pratique et qu’elle est évolutive. L’étape suivante consiste à valider la technologie pour une utilisation industrielle. Fraunhofer IKTS a l’intention de fournir le matériel, mais aussi d’aider les clients industriels à développer les matériaux et les logiciels nécessaires à la surveillance et à l’automatisation. Une conférence en ligne dédiée aura lieu les 16 et 17 septembre si vous souhaitez en savoir plus sur ce procédé innovant. Vous pouvez trouver plus d’informations ICI.

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