Le nitrure de silicium en impression 3D : zoom sur une céramique technique

L’un des points forts de la fabrication additive est qu’elle est compatible avec une large gamme de matériaux, des polymères aux métaux en passant par le béton ou encore des pâtes alimentaires. Elle est de plus en plus employée avec de la céramique, que celle-ci soit technique ou non. L’impression 3D céramique offre en effet de multiples avantages dans plusieurs secteurs d’activités. Si la zircone et l’alumine sont les plus courantes sur le marché, une autre céramique technique tire son épingle du jeu : il s’agit du nitrure de silicium, une céramique non-oxydée qui offre des propriétés thermomécaniques extrêmement intéressantes. Mais quelles sont toutes les caractéristiques du nitrure de silicium en impression 3D ? On vous en dit un peu plus ! 

Le nitrure de silicium (Si3N4) est obtenu en chauffant une poudre de silicium sous atmosphère d’azote. Il s’agit de l’une des céramiques techniques les plus dures et résistantes du marché. Présentant une faible densité, elle possède une très bonne tenue aux chocs thermiques ainsi qu’une excellente résistance à l’usure et à la corrosion. Le nitrure de silicium peut supporter un chauffage très élevé suivi d’un refroidissement rapide sans se fissurer. C’est donc une céramique particulièrement intéressante pour toutes les applications de brasage et de soudure.  

Le nitrure de silicium en impression 3D 

Comme la plupart des céramiques techniques du marché, le nitrure de silicium se retrouve sous plusieurs formes, permettant d’utiliser différents procédés d’impression 3D pour concevoir des pièces complexes. Tout d’abord, il est possible d’avoir recours à l’extrusion de matière, plus spécifiquement à une imprimante 3D à granulés. Certains fabricants comme Pollen AM proposent en effet ce matériau dans leur catalogue. En ce qui concerne l’utilisation de filaments, les fabricants sont plus rares mais certains thermoplastiques existent comme celui proposé par Spectrum Filaments – on peut lire sur son site que “le contenu organique du filament s’élève à environ 21,5 % en masse.”  

La stéréolithographie offre plus de possibilités : on retrouve en effet le nitrure de silicium sous forme de résine. Le procédé permet d’obtenir davantage de détails et de précision, tout en misant sur une grande densité. Après impression, il faudra toutefois procéder à une étape de nettoyage de la pièce pour retirer l’excès de résine ; puis par une étape de frittage pour conférer à la pièce ses propriétés finales et densifier la céramique. Parmi les fabricants de machines qui proposent le nitrure de silicium, on retrouvera le français 3DCeram ou l’entreprise Lithoz.  

Enfin, certains travaux de recherche menés dans le monde démontrent qu’il est possible d’utiliser le liage de poudre pour concevoir des pièces avec du nitrure de silicium, bien que cette pratique semble encore limitée à l’heure actuelle. 

Les applications possibles  

Vous l’aurez compris, étant donné sa résistance aux températures très élevées, le nitrure de silicium est intéressant dans de nombreux secteurs d’activité. De manière plus générale, la céramique est particulièrement employée dans l’automobile pour concevoir certaines pièces de moteur. Le matériau est également prisé pour la réalisation de pièces de roulement.  

Sur le marché de l’impression 3D, le nitrure de silicium intéresse le secteur aérospatial, à la recherche de dureté, légèreté et résistance thermique. Il est aussi utilisé pour imprimer des tubes chauffants, des semi-conducteurs ou encore des composants de pompes et vannes grâce à sa résistance aux liquides et gaz. 

Et vous, utilisez-vous le nitrure de silicium en impression 3D ? N’hésitez pas à partager votre avis dans les commentaires de l’article. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou LinkedIn !

*Crédits photo de couverture : Höganäs Germany GmbH