News Mercredi 19 août 2020 - 11:24

La fabrication additive métal par LED

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L’impression 3D métal sur lit de poudre est actuellement réalisée par fusion sélectif par laser, traduit de l’anglais Selective Laser Melting et au sigle SLM, ou par fusion faisceau d’électrons, Electron Beam Melting (EBM). Des chercheurs de l’université autrichienne TU Graz travaillent sur l’utilisation d’une autre énergie moins chère et moins dangereuse : les lumières LED. Le procédé, appelé « SLEDM » (Selective LED-based melting), permettrait d’utiliser moins de poudres métalliques et d’intégrer les étapes de post-traitement pendant l’impression. Explication !

LED, une nouvelle source d’énergie

Une équipe de chercheurs dirigée par Franz Haas, directeur de l'Institut d'ingénierie de production de l'Université technique de Graz, a mise au point une technologie de fabrication additive métal à partir de l’utilisation de lumières LED haute puissance. Elle vient de déposer le brevet de ce procédé nommé « SLEDM » (Selective LED-based melting). Cette technologie est similaire à la fusion sélective par laser (SLM) et à la fusion par faisceau d'électrons (EBM) dans lesquelles une poudre métallique est fusionnée au moyen d’une énergie, fabricant ainsi l’objet en couche par couche. Les diodes électroluminescentes utilisées dans le procédé SLEDM ont été spécialement adaptées par le spécialiste autrichien de l'éclairage Preworks. Les LED ont été équipées d'un système de lentilles complexe grâce auquel le diamètre du foyer de la LED peut être facilement modifié entre 0,05 et 20 millimètres pendant le processus de fusion. Ce process permet de fondre de plus grands volumes de poudre par unité de temps, sans devoir renoncer aux structures internes filigranes. Il réduit le temps de production des composants d'un « facteur 20 en moyenne », selon l’université autrichienne.

Un prototype et des applications médicales et électroniques

Le procédé de fabrication additive SLEDM permettrait de fabriquer un objet de haut en bas. La quantité de poudre nécessaire est ainsi réduite au minimum et le post-traitement nécessaire peut être effectué pendant le processus d'impression. « Le long travail, généralement manuel, qui est nécessaire avec les méthodes actuelles, par exemple le lissage des surfaces rugueuses et l'enlèvement des structures de support, n'est plus nécessaire et permet de gagner un temps précieux », explique Franz Haas.

Un démonstrateur du processus SLEDM est en cours de fabrication dans le cadre du projet K CAMed de l'Université de médecine de Graz, où le premier laboratoire médical d'impression 3D a été ouvert en octobre 2019. Le procédé sera utilisé pour produire des implants métalliques bio-résorbables, c'est-à-dire des implants se dissolvant dans l'organisme. Grâce au SLEDM, la production de tels implants serait possible directement dans le bloc opératoire. « Une lumière LED est naturellement moins dangereuse pour l'opération qu'une source laser puissante », a expliqué M. Haas.

Le deuxième axe d’application est l’électronique, à savoir la production de composants tels que des plaques bipolaires pour les piles à combustible ou des composants pour les systèmes de batteries. « Nous voulons rendre la fabrication additive SLEDM économiquement viable pour l’électronique et positionner le procédé dans ce domaine de recherche à un stade précoce », déclare M. Haas, qui produira un prototype commercialisable de cette imprimante 3D en métal.

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