Les pièces métalliques les plus rapides au monde grâce à la pulvérisation à froid

6 juin 2022

Dépôt de particules supersoniques/ pulvérisation à froid

Dépôt de particules supersoniques (SPD) ou Cold Spray (CS) est un procédé de fabrication additive. Au cours de ce processus de consolidation des matériaux, des particules micrométriques d'un métal ou d'un alliage sont accélérées à travers un pistolet pulvérisateur équipé d'une buse de fusée De Laval à l'aide d'un gaz chauffé à haute pression tel que l'hélium ou l'azote. (1). Les particules sortent à des vitesses supersoniques et se consolident lors de l'impact sur une surface solide avec une énergie suffisante pour provoquer une déformation plastique et une liaison avec le matériau sous-jacent. Voir Fig.1 ci-dessous.

Fig.1 Présentation schématique du procédé de pulvérisation à froid (1)

Ce procédé de revêtement à l'état solide et de consolidation de poudre à haute énergie est une méthode efficace pour l'application de métaux, d'alliages de métaux et de mélanges de métaux pour de nombreuses applications. L'absence de chaleur dans le processus le rend idéal pour une utilisation avec des matériaux réactifs tels que le titane, l'aluminium et le magnésium. Le traitement à l'état solide permet d'appliquer des revêtements épais sans compromettre la tolérance dimensionnelle ou la métallurgie sous-jacente d'une pièce mère, ce qui rend la pulvérisation à froid idéale pour les processus de récupération et de réparation. La pulvérisation à froid peut également être utilisée pour construire des pièces de manière additive. La caractéristique la plus excitante de la pulvérisation à froid est la vitesse à laquelle elle peut déposer le matériau avec des taux de dépôt allant jusqu'à 6 kg par heure.

SPEE3D - L'histoire de Steve et Byron - Des voitures solaires à la fabrication additive

Avec pour mission de faciliter la fabrication additive, Byron Kennedy et Steven Camilleri ont fondé SPEE3D pour fabriquer des pièces métalliques avec rapidité, qualité constante et coûts réduits. Imprimantes SPEE3D permettre le processus de fabrication additive métallique le plus abordable au monde ; ils fabriquent des pièces métalliques de la manière la plus rapide possible, en tirant parti de la technologie de pulvérisation à froid du métal pour produire des pièces métalliques de qualité industrielle en quelques minutes seulement, plutôt qu'en jours ou en semaines. SPEE3D utilise un procédé breveté qui utilise la technologie de pulvérisation à froid de métal plutôt que de s'appuyer sur des lasers haute puissance et des gaz coûteux, ce qui permet la flexibilité de l'impression 3D métallique à des coûts de production normaux. Le procédé utilise de l'air comprimé au lieu de l'hélium ou de l'azote pour propulser la poudre.

Byron et Steven travaillent ensemble depuis plus de 15 ans. Ils se sont d'abord rencontrés en tant que membres de l'équipe du World Solar Car Challenge de l'Université Charles Darwin et ont couru ensemble le Desert Rose entre 1987 et 2005. (1). En 2000, la Desert Rose a reçu le record du monde de vitesse de 107 km/h pour les voitures solaires.

En 2002, ils ont formé In Motion Technology (IMT) pour commercialiser la technologie de moteur à flux axial développée pour le Desert Rose. Cette technologie de moteur est maintenant utilisée dans le monde entier et est l'une des retombées commerciales les plus réussies de la course de voitures solaires. Avec le produit de la vente réussie d'IMT, le duo a formé SPEE3D.

La nouvelle technologie de fabrication additive développée par SPEE3D connue sous le nom de Supersonic 3D Deposition (SP3D) (2) tire le matériau à travers une buse de moteur à réaction à des vitesses allant jusqu'à Mach 3 et est déposé sur un substrat manoeuvré par un bras robotique à six axes selon des motifs géométriques couche par couche. Le robot déplace la plaque selon les besoins pour construire les géométries spécifiques commandées par le fichier CAO STL (Standard Template Library).

Dans ce processus, l'énergie cinétique pure des particules qui se heurtent provoque la liaison des poudres pour former une pièce à haute densité avec des propriétés métallurgiques supérieures à une coulée de métal. Les pièces peuvent être manipulées en toute sécurité immédiatement après la fabrication. Le processus permet d'imprimer des pièces métalliques 100 à 1000 fois plus rapidement que les méthodes d'impression 3D métal existantes.

La figure 2 ci-dessous montre la pièce en cuivre que SPEE3D a construite en seulement 11 minutes(3).

Fig.2 La pièce en cuivre construite par SPEE3D par SP3D (3).

SPEE3D continue d'être un fournisseur innovant de technologie de fabrication additive à base de métal et se concentre sur le développement, l'assemblage et la distribution de machines et de solutions système intégrées basées sur leur technologie brevetée de pulvérisation à froid. La technologie innovante de SPEE3D a contribué à une production plus rapide, moins coûteuse et plus évolutive que les techniques traditionnelles d'impression sur métal pour le cuivre et l'aluminium et permet une application dans plusieurs industries, notamment la marine, la défense et aérospatiale (4).

Références

  1. https://www.metal-am.com/articles/how-metal-3d-printing-is-going-supersonic-at-spee3d/

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