Les Technologies Composites Dans la Fabrication Additive

Julien DELON référent composite F3DF s’est rendu au JEC world 2018 situé à PARIS (Nord Villepinte).

Le JEC est un salon à référence mondiale du composite, toute la chaîne de fabrication est représentée, du fabricant de matières premières (tissus, fibres, machines de mise en oeuvre, …) aux utilisateurs finaux (aéronautique, automobile, énergies renouvelables, aérospatial, …).

La visite s’est bien déroulée et a permis de faire le point complet sur les technologies composites liées à l’impression 3D au travers d’un salon exceptionnel.

RETOUR SUR LES GRANDES TENDANCES COMPOSITES

OWENS Corning, les filaments chargés en fibres de verre

Owens corning, spécialiste et fabricant de fibres de verre, a créé une marque de filament appelé X strand 3D. Ils sont résistants chimiquement, mécaniquement et peuvent être utilisés pour des applications industrielles (mécanique générale, composites, prototypage, …)

Il existe actuellement 2 filaments:

• Le PP (polypropylène) chargé fibre de verre à 30%
• Le PA 6 (polyamide) chargé fibre de verre à 30%

Filaments de PP et PA6 chargés en fibre de verre © Owens Corning / Xstrand ™

STRATASYS, DES OUTILLAGES FONCTIONNELS IMPRIMÉS EN 3D

Stratasys, spécialiste et leader de l’impression 3D, propose des solutions innovantes pour réaliser des outillages composites fonctionnels.

La fabrication d’outillages fonctionnels par stratasys se fait principalement avec 2 technologies:

• Technologie FDM

• Thermoplastiques robustes et résistants à la chaleur capables de supporter le séchage en autoclave.
• Matériau sacrificiel résistant à la chaleur et de dimensions stables, pour des formes creuses et complexes.
• Précision élevée et résolution de couche jusqu’à 127 microns
• La Technologie PolyJet

• Surfaces lisses pour les moules maîtres
• Matériaux résistants aux températures élevées pour supporter le séchage
• Résolution de couche jusqu’à 14 microns

L‘intérêt d’utiliser cette technologie est de réaliser des outillages plus légers, moins coûteux et obtenus plus rapidement que les méthodes conventionnelles.

Outillages en ULTEM 1010 imprimés en 3D et pièces en fibres de carbone obtenues par un moulage sous-vide © Stratasys

Cas d’application chez Proto 3000: https://www.youtube.com/watch?v=5KlfBokITpI

MARKFORGED, LE RENFORT CONTINU EN FIBRES

Markforged a développé pour une technologie novatrice basé sur le renfort continu des impressions 3D. Cette technologie permet de combiner les propriétés de différents matériaux afin d’obtenir des pièces hautement résistantes, fiables et durables.

Elle permet notamment d’obtenir des pièces d’une qualité inégalable pouvant être utilisées pour des applications industrielles exigeant résistance et solidité.

Vidéo de présentation: https://www.youtube.com/watch?v=d2AZ_kfNwZI

Échantillons de matériaux imprimés en 3D © Markforged

Markforged propose des matériaux uniques et adaptés aux besoins des professionnels. La Mark Two vous permet d’imprimer des matériaux de base (Onyx et Nylon) ainsi que des matériaux renfort.

• Onyx : Le filament Onyx est composé de nylon et de carbone. Utilisé seul, il permet d’imprimer des pièces hautement résistantes.
• Nylon : Le Nylon peut également être utilisé seul ou comme base pour le renfort en fibre continu. Il s’agit d’un filament tout autant résistant mais plus flexible.
• Fibre de verre : La fibre de verre sert de matériau renfort et permet de décupler la résistance aux chocs et la robustesse des impressions 3D.
• Fibre de verre HSHT : Le filament fibre de verre HSHT (High Strength, High Temperature) possède des caractéristiques similaire à la fibre de verre et peut en plus être utilisé dans des environnements haute température.
• Kevlar : Le Kevlar est un matériau reconnu pour sa résistance accrue à l’abrasion. Parmis la gamme de filament renfort, le Kevlar possède la plus haute flexibilité.
• Fibre de carbone : Le filament renfort fibre de carbone vous permet d’obtenir des pièces 10 fois plus résistantes que l’Onyx seul tout en conservant une légèreté importante.

Les pièces finies Markforged répondent aux secteurs de l’électronique, l’automobile, l’aéronautique, le militaire, les outillages, …

CONCLUSION

La fabrication additive apporte de nouvelles possibilités pour la fabrication de pièces composites fonctionnelles.

Les avantages sont la réduction des coûts, le gain de temps et la possibilité de fabriquer des formes complexes.

Les matériaux composites (fibre de verre, kevlar et carbone)  permettent d’obtenir des pièces plus résistantes à la température, et en tenue mécanique (équivalente voire supérieure aux métaux).

Vous pouvez découvrir l’article de F3DF sur les thermoplastiques hautes performances et les charges composites publié sur A3DM: