#Startup3D : Et si les imprimantes 3D n’utilisaient plus de courroies ? Le pari de Tesseract Technologies

Presque toutes les imprimantes 3D déplacent leur tête d’impression à l’aide de courroies et de poulies, une solution peu coûteuse mais qui présente certaines limites. La courroie s’étire, vibre et perd de sa rigidité avec le temps. L’industrie dispose depuis des années d’une alternative plus rapide et plus précise, les moteurs linéaires, mais leur prix les a rendus inaccessibles à de nombreux fabricants de machines. La startup néerlandaise Tesseract Technologies souhaite changer la donne avec un moteur linéaire développé de A à Z, du matériel au micrologiciel, qui, selon l’entreprise, est deux à cinq fois moins cher que d’autres produits offrant des performances similaires.

Le projet est né de la thèse de son fondateur, Timothy Kramer, et fonctionne déjà sur des machines réelles telles que la FELIX Pro XXL de FELIXprinters. Avec un lancement commercial prévu pour le premier trimestre 2027, nous avons discuté avec son fondateur pour comprendre ce qui change en supprimant la courroie, comment la commande en boucle fermée corrige la position de la tête à tout moment et pourquoi plusieurs têtes fonctionnant simultanément sur un même axe pourraient donner naissance à des machines totalement nouvelles.

Je m’appelle Timothy Kramer et je suis le fondateur de Tesseract Technologies. Quand j’étais étudiant, dans les années 2010, l’impression 3D me fascinait. Le fait de pouvoir concevoir quelque chose sur ordinateur et de voir la pièce se fabriquer sous mes yeux me semblait incroyablement puissant. Ce qui ne me convainquait pas, c’était la vitesse d’impression.

En 2017, j’ai découvert le moteur linéaire : plus de vitesse et de précision, une correction constante des erreurs et très peu d’entretien. Face à ces avantages, je me suis demandé pourquoi la fabrication additive n’avait pas encore adopté cette technologie. La raison était le coût, qui dictait les règles du secteur haut de gamme. Je me suis donc fixé comme défi, dans le cadre de ma thèse, de développer une version abordable du moteur linéaire. J’ai construit de toutes pièces un prototype fonctionnel qui, en 2020, surpassait déjà en performances les systèmes de mouvement des imprimantes 3D. Depuis lors, nous n’avons cessé de le perfectionner.

Dans un système de transmission par courroie, un moteur entraîne un chariot auquel il est relié par une courroie. Celle-ci se comporte comme un élastique : elle s’étire pendant le mouvement et vibre. Sur la pièce imprimée, cela se remarque à trois choses :

• de petites ondulations à la surface juste après un angle,
• des bords moins nets,
• de légers écarts dimensionnels.

Il existe des techniques de correction, telles que l’« input shaping », qui atténuent ces effets. Mais leur portée est limitée et elles ont des répercussions négatives sur d’autres aspects, comme l’arrondi des angles.

De plus, la rigidité de la courroie varie avec le temps et la température ; ainsi, une machine qui avait été réglée correctement à l’époque peut ne plus se comporter de la même manière aujourd’hui. Le problème s’aggrave avec des têtes d’impression plus lourdes. Un extrudeur à granulés ou un portique de grande taille nécessitent plus de force pour se déplacer, et plus de force signifie que la courroie s’étire davantage.

Un moteur linéaire élimine complètement ce maillon élastique. Les aimants sont intégrés à l’arbre et les bobines se trouvent sur notre chariot, de sorte que celui-ci se déplace directement, sans aucun élément susceptible de s’étirer entre les deux. Il en résulte une vitesse accrue sans perte de détail et une meilleure répétabilité. De plus, les performances restent stables au lieu de se dégrader à mesure que les courroies vieillissent.

Pour les fabricants de machines, cela se traduit par une productivité accrue et moins d’entretien. Pour les fermes d’impression, cela signifie un fonctionnement plus fiable et moins de temps d’arrêt. Les avantages augmentent avec la taille de la machine et le poids des pièces mobiles, c’est justement là que les courroies commencent à limiter les possibilités.

3DN : Les moteurs linéaires industriels sont coûteux. Qu’avez-vous dû repenser pour réduire le coût du vôtre ?

Par rapport aux produits existants offrant des performances similaires, nous sommes aujourd’hui entre deux et cinq fois plus compétitifs en termes de coût.

Nous y sommes parvenus en développant de A à Z tous les éléments du moteur linéaire : le matériel du moteur, l’électronique de commande, la technologie des capteurs et le micrologiciel. Pour le matériel, nous disposons d’une base de données de plus de 15 millions de modèles de moteurs viables, auxquels nous appliquons notre processus d’optimisation. À cela s’ajoutent des choix de conception intelligents et l’utilisation de matériaux et de composants électroniques faciles à se procurer. Le résultat est une plateforme rentable, sur laquelle nous pouvons continuer à innover et qui respecte les normes industrielles et la réglementation.

3DN : À qui s’adresse cette technologie et quel type de machines permet-elle de construire ?

Les moteurs linéaires offrent des avantages en termes de vitesse, de précision, de répétabilité, de fiabilité et d’entretien. Mais leur intérêt ne se limite pas à permettre aux grandes machines de se déplacer plus rapidement.

Les avantages sont particulièrement perceptibles sur les grandes machines. Dans ce cas, les longues courroies, les masses en mouvement et les forces élevées deviennent très vite un facteur limitant. Mais ils sont également importants sur les machines plus petites, dès lors que la précision, la répétabilité ou l’usure des courroies sont des critères essentiels. En supprimant la courroie, on élimine l’une des variables qui évoluent au cours de la durée de vie d’une machine.

Le changement fondamental réside dans ce qu’il permet aux concepteurs de réaliser. Plusieurs chariots peuvent se déplacer indépendamment les uns des autres sur un même axe. Ainsi, plusieurs têtes ou portiques peuvent travailler simultanément sur une même pièce, au lieu d’avoir une seule tête qui se contente d’aller plus vite. Et comme il n’y a ni courroies, ni poulies, ni autres éléments de transmission à répartir dans la machine, le mouvement peut être intégré à des endroits où une configuration classique ne serait pas pratique. C’est là que cela cesse d’être simplement une transmission par courroie plus rapide pour devenir une autre façon de concevoir des machines.

3DN : Pourriez-vous nous donner un exemple concret de l’un de vos projets pilotes et nous expliquer ce que vous en avez retiré ?

L’un de nos principaux partenaires de développement est FELIXprinters, également basé aux Pays-Bas. Lors du salon Formnext 2025, à Francfort, nous avons présenté leur machine FelixXXL équipée de nos moteurs linéaires, et ils seront de nouveau présents au Formnext 2026 avec la dernière version. Les axes mesurent environ 1,5 x 1,7 m, ce qui donne une surface d’impression d’environ 1 x 1,5 m. La machine est équipée de deux têtes d’impression indépendantes (IDEX).

Nous avons beaucoup appris sur ce qu’implique le développement de ces moteurs selon des spécifications précises. Nous avons également appris à utiliser l’électronique pour analyser chaque aspect du moteur tout en garantissant un bon positionnement. Mais la leçon la plus importante concernait la machine qui entoure le moteur. Pour intégrer ces moteurs, la machine doit être mécaniquement solide, et c’est aujourd’hui l’un des premiers sujets que nous abordons avec chaque nouveau partenaire.