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La liégeoise Aerosint révolutionne l’impression 3D

Date de publication
4 février 2020
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tête d'impression 3D, Aerosint, frittage de poudres

Avec sa tête d’impression 3D particulièrement innovante, elle permet à l’industrie d’introduire les multi-matériaux dans les techniques de frittage de poudres polymères et métalliques.

A la clé, des combinaisons de matériaux rigides ou flexibles, différentes couleurs ou des propriétés mécaniques nouvelles réalisées à des cadences industrielles

 

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Cette semaine : découvrez la pépite Aerosint

tête d'impression 3D, Aerosint, frittage de poudresAerosint, une start-up liégeoise, a développé une tête d’impression 3D particulièrement innovante : elle permet d’introduire les multi-matériaux dans les techniques SLS et SLM (frittage de poudres polymères et métalliques).

Ces techniques de frittage sont, elles, adaptées aux besoins de la production industrielle : des coûts faibles, une plus grande rapidité de réalisation, des pièces plus complexes, un grand choix de matières, des performances mécaniques des pièces plus importantes, …

Jusqu’alors, en effet, les techniques d’impression multi-matériaux étaient principalement destinées au prototypage et aux petites séries. En cause : la faible cadence qui ne permet pas la fabrication en grandes séries.

« Il est donc désormais possible de créer de manière industrialisable des couches de poudres composées de plus d’une poudre de plastique ou de métal, explique Édouard Moens de Hase, administrateur délégué d’Aerosint. Au sein d’une même pièce, on peut combiner différents matériaux rigides ou flexibles, différentes couleurs ou propriétés mécaniques. Voire y installer localement de la conductivité ».

Mettre la fonctionnalité là où on en a besoin

tête d'impression 3D, Aerosint, frittage de poudresOn le sait. L’impression 3D avait déjà permis de faire un saut qualitatif par rapport aux traditionnelles techniques d’usinage : allègement des pièces et complexification des formes.

La tête d’impression d’Aerosint permet de franchir un degré d’optimisation supplémentaire : mettre la fonctionnalité seulement là où on en a besoin. « Notre challenge ? » poursuit Édouard Moens de Hase : « venir créer des fines couches de poudre composées de différentes poudres. Celles-ci sont ensuite frittées par laser pour mettre en forme des objets multi-matériaux. Les résolutions sont de l’ordre de 500 microns (0.5mm) ».

La technologie d’Aerosint permet aussi une transition graduelle entre deux matériaux. Mieux que la soudure, la technologie développée à Liège permet de réduire les problèmes liés aux points de faiblesse.

D’autres applications sont en cours d’investigation: on parle ici d’applications hors impression 3D dans des industries qui utilisent des poudres comme matières premières.

Également des débouchés dans les monomatériaux : un gain de 30 à 85% sur les quantités de poudre utilisées

Une technologie qui permet aussi d’importants gains de matière. La technologie de distribution multi-poudre (Multi-powder dispensing technology) développée par Aerosint permet en effet d’optimiser le dépôt sélectif en limitant les zones où la couche de poudre la plus onéreuse devra être déposée.

En fonction de leurs performances, le prix des poudres varie entre 40 et 600 euros le kilo. Avec la technologie développée par Aerosint, tout le lit de poudre ne doit pas être rempli avec la poudre fonctionnelle la plus chère. Dans les zones non utilisées, une poudre de support et bon marché suffira. Des estimations évaluent un gain de 30 à 85% sur les quantités de poudre utilisées.

Des tests effectués sur le couple cuivre-acier

tête d'impression 3D, Aerosint, frittage de poudresDes développements sont en cours en Allemagne au sein de l’entreprise Aconity où, après miniaturisation de la tête d’impression (powder dispensing device) d’Aerosint, celle-ci est intégrée dans la machine d’impression 3D par frittage de poudre de l’entreprise allemande. Des tests sont actuellement effectués avec la paire métallique cuivre et acier.

Une paire qui fonctionne particulièrement bien pour des pièces où la conductivité a besoin d’être localisée. On pense notamment à des applications pour lesquelles il est nécessaire de dissiper localement la chaleur : un moule d’injection, une buse de fusée (rocket nozzle). Des pièces qui, auparavant, étaient totalement réalisées en cuivre pourraient désormais être conçues avec seulement 10% de cuivre et 90% d’acier. Reste un challenge principal au niveau du process de frittage : trouver les bons paramètres laser qui combineront 2 matériaux différents.

Autre application pour les pièces d’usure, notamment les têtes de forage : avec la technologie Aerosint, certaines zones externes seront plus dures tandis que pour les zones internes, on pourra faire le choix d’un métal plus ductile.

Premières tête d’impression intégrées fin de cette année

Les premières têtes d’impression d’Aerosint pourraient être intégrées dès la fin de cette année dans les machines d’Aconity et donc donner lieu aux premières ventes en industrie. En fonction des résultats attendus, le prix de la tête d’impression d’Aerosint varie entre 50.000€ et 150.000€.

Le prix de la tête d’impression vient s’ajouter au prix de la machine d’impression. Il s’agit d’une option qui permet de réaliser des opérations aujourd’hui impossibles avec les machines traditionnelles dont le prix varie tout de même entre 400.000 et 1 million d’euros.

Pour l’heure, de premières têtes d’impression ont été vendues essentiellement à des laboratoires universitaires et à des instituts de recherche.

Comment cela marche ?

La tête d’impression Aerosint est composée de plusieurs rouleaux de dépôt, un par matériau. On racle une partie de matériau/poudre sur le rouleau, ensuite des « pixels » sont détachés du rouleau vers le substrat.

Le procédé est pneumatique. Le tout est contrôlé par un logiciel qui convertit chaque image en instructions de dépôt au pixel près.

Aerosint a déposé un brevet sur sa technologie de dépôt sélectif de poudre. Trois autres brevets sont en cours d’examen.

Des recherches entamées dès 2015

tête d'impression 3D, Aerosint, frittage de poudresEn attendant, Aerosint continue de développer les propriétés de sa tête d’impression, notamment avec le concours de l’institut allemand Fraunhofer IGCV multi-metal et le belge Sirris pour la partie polymères. Des recherches qui visent à identifier les paires de matériaux compatibles et les propriétés des pièces finales, les paramètres de « lasage » (laser) optimaux.

L’idée du dépôt de poudre multi-matériaux germe en 2015 dans la tête d’Alexis Bedoret, ingénieur civil et fondateur de M4ke.it studio. Durant un an et demi, le développement est réalisé au sein de cette « usine à startups » par Matthias Hick. Des développements qui aboutiront à la création, en septembre 2016, d’Aerosint. L’entreprise occupe aujourd’hui 9 équivalents temps-plein.

Parmi ceux-ci, Édouard Moens de Hase, un ingénieur commercial trilingue (UCL, 2010) qui rejoint Materialise, un bureau de service en impression 3D, jusqu’en avril 2016, date à laquelle il participe à la création d’Aerosint.

Des recherche soutenues financièrement par la région Wallonne et l’Europe – subventions de la DGO6, projet Eurostar, SME Instrument phase 1, programme First Spin-Off, programme Beware – et par une somme de 300.000 euros réunies à la suite d’un premier tour de table (Noshaq et l’Innovation Fund). Un second tour de table a permis de réunir une nouvelle somme de 850.000 euros et l’entrée au capital de Peter Mercelis, l’un des fondateurs de LayerWise, une spin-off du département de génie mécanique de KU Leuven qui se concentre sur la fabrication additive pour les composants métalliques. Elle fait aujourd’hui partie du groupe 3D Systems. « C’est un investisseur très actif, explique Edouard Moens : il a un rôle de conseiller, nous amène un bon réseau. C’est un technicien avec un bon avis scientifique ».

Des investisseurs pareils, les entreprises très actives en R&D en ont bien besoin. «La R&D prend plus de temps que prévu et les industriels ne prennent pas trop de risque »… conclut Edouard Moens.


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