News Mercredi 20 janvier 2021 - 10:22

Rencontre avec la start-up 4D Pioneers, spin-off de Centrale Lille

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Fondée en mars 2020, 4D Pioneers est une spin-off du Laboratoire de Mécanique Multiphysique Multiéchelle (LaMcube) dont Centrale Lille est tutelle. Son objectif est de permettre aux industriels de « combattre l'obsolescence programmée des pièces industrielles en mettant à leur disposition des solutions de fabrication additive et des matériaux hautes-performances dans une optique de durabilité (upcycling) et d'économie circulaire ». Dès le début, il a semblé essentiel à ses dirigeants, Ingrid Florentin et Nicolas Gay (PhD et Ingénieur Génie Civil, Centrale Lille), de se nourrir en permanence des dernières avancées scientifiques dans le domaine des matériaux, des technologies d'impression 3D et de la durabilité. Une volonté qui s'est matérialisée à deux niveaux : l'hébergement de 4D Pioneers au sein de Centrale Lille et la constitution d'un conseil scientifique de dix experts ayant des compétences reconnues dans la durabilité, le comportement des matériaux ou encore les procédés de fabrication. Pour découvrir cette start-up, A3DM Magazine est allé à la rencontre d’un des fondateurs, Nicolas Gay.

Bonjour Nicolas, pour commencer pouvez-vous nous présenter 4D Pioneers ?

4D Pioneers est une entreprise qui n’a pas de concurrents directs sur son secteur. Elle propose deux services. Dans un premier temps, de la production de pièces fonctionnelles pour ses clients. Nous disposons d’une quarantaine de machines qui traitent tous types de matériaux : polymère, composite, TPE, métal, céramique… Dans un second temps, une activité de recherche et de développement. L’objectif est double. Développer des procédés propres pour améliorer la technologie de fabrication additive et développer des matériaux propriétaires pour répondre aux mieux aux exigences des clients. Le projet actuellement est de développer un matériau ignifuge pour les secteurs ferroviaire et aéronautique.

Ne considérez-vous par Armor et son pôle 3D Kimya, qui a récemment développé son matériau breveté ignifuge ULTEM pour Alstom, comme un concurrent ?

Kimya n’est pas un concurrent direct à mes yeux. 4D Pioneers va plus loin en incluant, à son service, la durabilité. La tenue de la pièce dans le temps est l’enjeu principal de ces pièces. Grâce à nos tests de vieillissement, nous pouvons prouver à nos clients que la pièce fournie va durer dans le temps. De nombreux outils de caractérisation nous permettent d’améliorer la durée de vie des équipements industriels. De plus, nous ne sommes pas focalisés sur un matériau donné. Pour la problématique feu, le polymère ne suffit pas. Nous apportons notre expertise dans le métal et la céramique.

Vous parlez d’un parc de 40 machines. Comment avez-vous constitué une telle ferme ?

4D Pioneers est hébergée à Centrale Lille qui dispose d’une trentaine de machines aux procédés très différents. Le partenariat conclu entre les deux entités nous permet de bénéficier des ressources de l’institut. 4D Pioneer dispose ainsi d’une grande variété de procédés et de matériaux utilisables. Pour ce qui est des systèmes de fabrication additive métallique, nous travaillons également avec l’ENSAM Paris, où j’ai réalisé une partie de ma thèse. Enfin, l'impression céramique est réalisé au centre belge BCRC avec qui nous avons signé un partenariat. En plus des ressources matérielles, ces organisations partagent avec nous leurs expertises.

Vous imprimez donc vos pièces à différents endroits...

Bien que nous maîtrisions également des matériaux comme l’inox ou la céramique, la plupart des demandes clients sont axées sur les élastomères et les plastiques. La plupart de notre activité est donc surtout concentrée à Centrale Lille. La force de 4D Pioneers est la diversité de son expertise qui lui permet de s’adapter au cahier des charges du client.

Pouvez-vous nous présenter l’équipe de 4D Pioneers ?

J’ai co-fondée 4D Pioneers avec Ingrid Florentin, la présidente. Ingrid a principalement fait sa carrière dans les HightTech américaines en génétique, où elle a dirigé des entreprises. Elle dispose d’une grande expérience dans le business de l’innovation. Elle a dirigé de nombreuses entreprises à travers le monde. En fin d’année dernière, nous avons embauché un ingénieur centralien spécialisé dans la mécanique avancée, David Profit, et une jeune docteure, ingénieure chimiste, Laura Geoffroy, spécialisée dans les matériaux « feu ». Nous avons également recruté une ingénieure alternante. L’ambition et d’être une dizaine d’ici un an.

Quel est le profil de votre clientèle ?

Pour développer 4D Pioneers, nous avons fait le choix d’intégrer quatre pôles de compétitivité en France : iTrans, Aerospace Valley, Nuclear Valley et Avenia. Les demandes sont très larges, mais l’idée est de viser les secteurs du transport, du BTP, du nucléaire et de l’aérospatial. La société s’appuie sur une stratégie à 360°. Pour répondre aux demandes, nous suivons la stratégie des quatre D : diagnostic, design, déploiement et durabilité. La première étape est de comprendre la raison pour laquelle la pièce est obsolète. La deuxième étape correspond à la conception de la pièce. Elle peut être modélisée par CAO ou grâce à des outils de numérisation 3D. Nous proposons ensuite au client des prototypes. Après la modélisation vient le déploiement, généralement en petite ou moyenne série, de quelques dizaines à une centaine de pièces en général. L’année dernière, EDF avait besoin d’équipements inédits. Il a fallu partir d’une feuille blanche, comprendre le besoin du fournisseur d’énergie, concevoir des pièces en fonction du cahier des charges, puis déployer la solution industrielle. 4D Pioneers avait carte blanche sur la conception et les matériaux à utiliser.

Avant de créer la start-up, j’imagine que vous aviez déjà des clients avec qui vous étiez en contact grâce à Centrale Lille.

En effet, en tant qu’ingénieur recherche, je réalisais des études sur les matériaux, ce qui m’a amené à travailler avec différents acteurs de l’énergie et du nucléaire : EDF, Andra… J’ai aussi certains clients qui sont des anciens collaborateurs. Mon carnet d’adresse de chercheur me sert énormément puisque je suis toujours plus ou moins dans le même secteur.

Êtes-vous amené à développer des matériaux pour vos clients ?

L’ambition chez 4D Pioneers est de maîtriser la chaîne de valeur. Par exemple, pour le FDM et le FFF, nous produisons nos propres bobines de matériaux, que ce soit pour une utilisation en interne ou un déploiement en grande série. Pour certaines applications, par exemple les problématiques de feu et de fumée dans le ferroviaire, certaines contraintes normatives n’ont pas encore de solutions matérielles. L’enjeu est donc de développer des matériaux propres pour y répondre. Sur cette question, le laboratoire UMET de Centrale Lille nous offre une expertise supplémentaire avec Serge Bourbigot, un spécialiste des matériaux « feu ».

Vous travaillez également sur le développement de nouveaux procédés...

Nous avons fait le choix de développer une solution axée sur le post-traitement et la répétabilité. Nous développons un système qui réduirait radicalement le post-traitement, augmenterait la précision et donc la répétabilité. L’idée est de réduire au maximum l’intervention humaine entre le matériau et la sortie de la pièce finie. Ce système utiliserait des matériaux polymères, sous forme de filaments ou de granulés.  D’autres projets en interne relèvent plus de la production que du développement. Nous fabriquons par exemple nos propres imprimantes FDM.

Pouvez-vous nous présenter un cas d’application pour illustrer vos activités ?

Nous avons récemment travaillé sur un engrenage obsolète qui ne pouvait pas être remplacé car la pièce n’existait plus. Le client devait donc changer l’entièreté du cerveau moteur. Pour remplacer la pièce, nous avons proposé plusieurs matériaux : du métal, des composites et des polymères standards à haute performance. Les tests que nous avons réalisés sur les différents prototypes montraient que l’aluminium ou le titane n’étaient pas les meilleures solutions à cause de leurs masses. Nous nous sommes donc orientés vers le polymère haute performance fibré, sûrement du PEEK ou de la fibre de carbone.

4D Pioneers est-elle toujours une start-up ?

4D Pioneers est un exemple typique d’une jeune start-up. Créée en mars 2020, en pleine crise du Covid-19, les débuts ont été une sorte de faux départ pendant lequel nous avons contribué à l’effort national et international en réalisant des études pour des organismes de santé en Belgique, en Suisse et au Honduras. Le vrai début de la start-up, où le recrutement a commencé, a été aux alentours des mois d’août et de septembre 2020. L’entreprise est donc encore plus jeune en pratique qu’en théorie. Et elle a vocation a encore se développer en 2021.

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