Tout savoir sur la zircone en impression 3D

La zircone, ou oxyde de zirconium (ZrO2), est un matériau céramique polycristallin, réputée pour son excellente résistance aux chocs, à l’usure mais aussi pour ses qualités esthétiques. Le plus souvent usinée, notamment pour des applications dentaires, la zircone peut également être imprimée en 3D pour imaginer des formes plus complexes. Mais quels sont les processus de fabrication additive compatibles ? Les spécificités à prendre en compte ? Les avantages de la zircone en impression 3D ? On vous dit tout ! 

La zircone est obtenue en chauffant à des températures très élevées différents composés de zirconium, un élément chimique découvert en 1789 par le chimiste Martin Heinrich Klaproth et isolé pour la première fois en 1824 sous forme de métal. Via un processus de calcination du zirconium, on obtient donc de la zircone qui présente des caractéristiques très intéressantes pour de nombreuses industries. Il s’agit d’une céramique particulièrement résistante à la rupture, une bonne biocompatibilité et une très bonne esthétique. Elle est en effet souvent utilisée pour concevoir des prothèses dentaires. La zircone résiste bien aux produits chimiques et liquides, aux gaz, aux températures élevées et à la corrosion.  

Pièces imprimées en 3D avec le matériau LithaCon 3Y 210 de Lithoz (crédits photo : Lithoz)

La zircone en impression 3D 

Quand on parle de fabrication additive et de zircone, on trouve beaucoup de similarités avec l’oxyde d’aluminium ou alumine. En effet, la zircone se présente sous la forme d’une poudre que l’on va pouvoir employer avec quelques procédés d’impression. Commençons par l’extrusion : il s’agit ici d’un processus indirect car la poudre est enfermée dans le filament plastique. La pièce qui sort de l’imprimante 3D n’est donc pas finale. Il faut passer par des étapes de déliantage et de frittage pour à la fois se débarrasser du plastique, bien nettoyer la pièce avant de la passer dans un four pour venir consolider les particules de zircone entre elles et donc d’obtenir les propriétés finales de la matière. Le frittage permet d’éviter la formation de défauts et de petites fissures sur les pièces et donc vient renforcer le matériau.

La zircone en impression 3D peut aussi se trouver sous forme de résine : grâce aux procédés de photopolymérisation – SLA et DLP par exemple – on peut obtenir des pièces en zircone très précises et assez denses. Sachez justement qu’en termes de densité, la zircone affiche un densité plus élevée que l’alumine ce qui augmentera son poids total. Là aussi, un important travail de post-traitement est nécessaire.

A noter que la zircone est généralement considérée comme étant plus difficile à imprimer que l’alumine ou en tout cas, c’est une pratique moins répandue. Il faut dire aussi que cette céramique coûte plus cher alors qu’elle présente des caractéristiques assez proches à l’oxyde d’aluminium.

La zircone peut être imprimée en 3D via différents procédés (crédits photo : KUAIPRINT)

Les applications possibles

Actuellement, la zircone est particulièrement prisée par le secteur dentaire : il s’agit d’un matériau blanc opaque, biocompatible, d’une faible conductivité thermique et esthétique. Il est donc idéal pour la conception de prothèses et de couronnes dentaires. Plus léger que les métaux, il imite parfaitement la dent naturelle. Pour l’instant, dans le secteur dentaire, la zircone est davantage usinée qu’imprimée en 3D à cause de certaines règlementations et certifications.

Si on se penche sur les applications de la zircone en impression 3D, citons le marché médical de façon plus générale – combinée la flexibilité de la fabrication additive et ses possibilités de personnalisation, la biocompatibilité et la résistance à la rupture de l’oxyde de zirconium sont particulièrement intéressantes. Le matériau sera également employé pour des applications dans l’électronique, la joaillerie ou l’Industrie. On retiendra sa très bonne inertie chimique et sa résistance aux chocs.

Et vous, utilisez-vous la zircone 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 : Zetamix