ExOne octroie une licence au nouveau processus de projection de liant de l'ORNL pour imprimer du métal en 3D

Aug 07, 2023

Le fabricant d'imprimantes 3D à jet de liant ExOne a obtenu une licence pour une nouvelle méthode d'impression du Laboratoire national d'Oak Ridge (ORNL) qui lui permettra de fabriquer des pièces en métal-céramique légères améliorées.

Le procédé en instance de brevet de l'ORNL, qu'il développe depuis 18 mois, lui permet de créer des composants en carbure de bore infiltré d'aluminium avec des machines ExOne. S'appuyant sur une licence de R&D existante entre les entreprises, le dernier accord permet désormais à ExOne d'utiliser la technologie à des fins commerciales, en imprimant en 3D des pièces de recherche scientifique et en la mettant à la disposition de ses clients.

Processus de projection de liant d'ExOne

ExOne se spécialise dans la production de machines de projection de liant et, depuis l'obtention de la licence de la technologie en 1996, elle a été intégrée dans bon nombre de ses systèmes. Le portefeuille actuel de la société s'étend de l'InnoventPro d'entrée de gamme au X1 160PRO à haut volume, et encore une fois, chacun présente une variante de son processus exclusif.

Essentiellement, la technologie d'ExOne consiste à projeter un liant sur un lit de métal, de sable ou de céramique pour créer des formes, qui sont ensuite frittées pour fusionner les particules en une pièce finale. Dans le passé, l'entreprise a utilisé son processus pour répondre aux besoins de clients militaires tels que l'US Air Force, mais récemment, elle a cherché à s'appuyer sur les capacités de sa technologie.

Par exemple, l'année dernière, ExOne a versé 2,8 millions de dollars aux universités pour résoudre des problèmes connus liés au jet de liant, tandis que d'autres collaborations ont produit 21 nouveaux matériaux qualifiés. Aujourd'hui, un projet en cours avec l'ORNL s'est également concrétisé, car l'équipe a réussi à développer une méthode de projection de liant, dans laquelle les matériaux peuvent être infiltrés dans une pièce pendant le traitement.

L'approche en instance de brevet de l'ORNL

Depuis près de six ans, ORNL travaille en étroite collaboration avec ExOne pour optimiser les paramètres de ses systèmes et leur permettre de traiter de nouveaux matériaux tels que l'acier à outils H13. Dans l'un de ces projets, qui a débuté en juillet 2019, une équipe dirigée par l'ORNL a maintenant développé un nouveau procédé qui permet au carbure de bore d'être absorbé dans les alliages d'aluminium.

Les matériaux résultants, connus sous le nom de composites à matrice métallique ou « cermets », non seulement conservent la résistance de leurs alliages hôtes, mais sont également plus légers et présentent des propriétés d'absorption des neutrons. Ces qualités rendent les composites particulièrement utiles pour créer des instruments de diffusion de neutrons, qui permettent efficacement aux scientifiques de capturer des données au niveau atomique.

Voyant le potentiel du processus, ExOne l'a d'abord autorisé à des fins de R&D en 2019, et après son dernier accord, celui-ci a été prolongé pour permettre également son utilisation commerciale. La licence renouvelée couvre le brevet américain n° 16/155 134 et la production de « collimateurs et autres composants à partir de matériaux absorbant les neutrons utilisant la fabrication additive », ainsi que deux autres dépôts provisoires.

Suite à l'accord, ExOne a l'intention de continuer à travailler avec l'ORNL pour fabriquer divers composants composites matriciels à utiliser dans ses expériences sur les neutrons. Ayant obtenu une licence commerciale pour la nouvelle méthode de projection de liant, ExOne est également prête à la proposer à ses clients, en leur fournissant un nouveau moyen de produire des pièces métallo-céramiques légères absorbant l'énergie.

Exploiter le potentiel de la céramique

Bien que les qualités d'absorption d'énergie des céramiques soient bien connues, leur fragilité inhérente et leurs exigences de frittage complexes les ont souvent rendues difficiles à traiter et vulnérables à la fissuration.

Cependant, des entreprises telles que HRL Laboratories ont récemment développé de nouvelles techniques pour contourner ces inconvénients et imprimés en 3D des composites à matrice céramique (CMC) résistants aux fractures. Ces matériaux de type verre présentent une durabilité accrue, permettant potentiellement leur utilisation dans des applications de production d'énergie.

De même, une équipe de Fraunhofer IKTS a créé un système de jet multi-matériaux, dans lequel les matériaux céramiques et métalliques peuvent être intégrés dans une seule pièce. Le nouveau processus des scientifiques a produit une gamme de composants résistants à la chaleur, y compris un moteur satellite qui comporte des éléments renforcés en céramique.

De plus, en termes d'applications d'utilisation finale, la céramique est souvent déployée dans le domaine dentaire, et l'année dernière, Syqe Medical a installé un système XJet dans cet objectif. Grâce à la technologie brevetée de jet d'encre NanoParticle Jetting (NPJ) de XJet, la société a été en mesure de fabriquer des produits plus robustes et isolés électriquement qu'auparavant.

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L'image présentée montre une pièce en céramique qui a été imprimée en 3D à l'aide de l'un des systèmes de projection de liant conventionnels d'ExOne. Photo via ExOne.

Paul est diplômé en histoire et en journalisme et se passionne pour la découverte des dernières nouveautés technologiques.