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#Startup3D : Metallum3D et sa solution de frittage par micro-ondes

Publié le 9 septembre 2020 par Mélanie R.
metallum3D

Ces dernières années, la fabrication additive métal a connu une croissance fulgurante qui peut notamment s’expliquer par l’arrivée d’acteurs qui ont voulu la rendre plus accessible. Ils se sont notamment appuyés sur des technologies se rapprochant du MIM ou encore sur du liage de poudre c’est-à-dire des procédés d’impression 3D métal indirects. Ces derniers reposent sur l’utilisation de poudres métalliques et d’un liant, celui-ci étant ensuite éliminé lors de l’étape du déliantage. La pièce doit ensuite être fritté dans un four adapté pour souder les particules de métal entre elles et lui conférer toutes les propriétés recherchées. Ces deux étapes de post-traitement sont cruciales et impliquent plusieurs contraintes pour l’utilisateur. Par exemple, le frittage nécessite une maîtrise de la température : la pièce doit suffisamment chauffer pour que les particules de poudre sont entièrement soudées sans que cela entraîne sa déformation. L’entreprise Metallum3D s’est donc intéressée à ces contraintes et a développé un système de frittage par micro-ondes, un procédé qui offre un certains nombres d’avantages. Nous avons rencontré son fondateur et CEO, Nelson Zambrana, afin d’en savoir plus.

3DN : Pouvez-vous vous présenter ainsi que votre lien avec la fabrication additive ?

Bonjour, je m’appelle Nelson Zambrana et je suis un ingénieur passionné par le business en général. Au cours des 25 dernières années, j’ai travaillé dans les secteurs de l’électronique, de la pharmacie et des dispositifs médicaux en mettant en œuvre de multiples procédés de fabrication, notamment la fabrication additive, l’usinage CNC, le moulage par injection et l’usinage laser. Depuis la création de Metallum3D en 2016, j’ai concentré mes efforts sur le développement de technologies de frittage par micro-ondes pour les procédés sur lit de poudre métallique.

L’impression 3D métal dite « indirecte » repose sur des étapes de post-traitement importantes

3DN : Comment est née l’idée de créer Metallum3D ?

Metallum3D a été fondée avec pour objectif de développement des technologies de frittage par micro-ondes pour la fabrication additive métal indirecte. Les procédés de frittage jouent un rôle majeur dans la fabrication additive métallique et au cours des 40 dernières années, les performances des procédés de frittage conventionnels n’ont pas été améliorées de manière significative. Ils ont une vitesse de chauffage lente (~ 5 degrés C/min), des temps de frittage longs (> 24 heures), une consommation d’énergie élevée et des coûts d’équipement importants. Le frittage par micro-ondes a le potentiel d’améliorer considérablement les performances et la rentabilité du processus de frittage, notamment grâce à des vitesses de chauffage rapides (5 à 10 fois plus rapides), des temps de frittage courts (jusqu’à 80 % de réduction par rapport au frittage conventionnel), une consommation d’énergie plus faible et des coûts d’équipement moins élevés.

Malgré de nombreux avantages potentiels, le frittage par micro-ondes présente deux problèmes principaux. Le premier problème est que comme ils fonctionnent dans un état de résonance multimode, ils souffrent d’une distribution inégale de l’énergie des micro-ondes, ce qui entraîne une distribution non uniforme de la chaleur. Le second problème est que les pièces soumises à ce type de frittage présentent un chauffage volumétrique qui se traduit par un profil de chauffage inverse où l’intérieur de la pièce est plus chaud que l’extérieur de la pièce. Comme l’uniformité de la chaleur est l’un des paramètres de frittage les plus critiques, ces deux problèmes ont empêché l’utilisation du frittage par micro-ondes à grande échelle sur le plan commercial. Metallum3D développe de nouvelles technologies de frittage par micro-ondes, en attente de brevet, qui fournissent l’uniformité de chaleur nécessaire au marché de l’impression 3D métal par frittage.

La machine de frittage par micro-ondes de Metallum3D

3DN : Pouvez-vous nous expliquer comment fonctionne la solution de Metallum3D ?

Les procédés actuels de chauffage par micro-ondes sont principalement basés sur la technologie de résonance multimode. Celle-ci a rencontré un énorme succès dans les fours à micro-ondes de faible puissance que nous avons à la maison en raison de sa robustesse et de sa simplicité. L’un des principaux inconvénients de cette technologie est la répartition inégale de l’énergie des micro-ondes, qui entraîne un chauffage non uniforme pendant le traitement. Plusieurs méthodes, dont les agitateurs de mode et les tables tournantes, ont été mises au point pour améliorer la distribution de l’énergie des micro-ondes, mais ces méthodes sont peu efficaces lorsqu’elles sont appliquées aux procédés de frittage par micro-ondes. Metallum3D développe un nouveau procédé innovant de frittage qui utilise des guides d’ondes à fentes non résonants à polarisation croisée, ainsi que des matériaux granulaires capables d’absorber de l’énergie électromagnétique et de la convertir en chaleur. Cette combinaison permet de surmonter les limites de la technologie de résonance multimode et assure une distribution homogène de la chaleur lors du frittage par micro-ondes.

3DN : Votre solution est-elle compatible avec toutes les imprimantes 3D ?

Le four de frittage à micro-ondes de Metallum3D est conçu pour être compatible avec les équipements de fabrication additive métal de HP, ExOne, Markforged, Desktop Metal et Xjet.

La solution HP Metal Jet est compatible avec la machine de Metallum3D (crédits photo : HP)

3DN : Un dernier mot pour nos lecteurs ?

Metallum3D s’efforce d’améliorer considérablement les performances et la rentabilité de la fabrication additive métal indirecte en fournissant les éléments suivants : des vitesses de chauffage rapides, une distribution uniforme de la chaleur, des temps de frittage courts, une microstructure optimale (grains plus petits en raison du temps de frittage plus court), une efficacité énergétique et une réduction des coûts d’équipement. Je vous invite à consulter notre site pour en savoir plus !

Que pensez-vous de la solution de frittage par micro-ondes de Metallum3D ? Partagez votre avis dans les commentaires de l’article ou avec les membres du forum 3Dnatives. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou Twitter !

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