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La fibre de carbone s’imprime en 3D

Au salon SolidWorks World 2014, organisé par Dassault Systèmes à San Diego, la société Mark Forg3d annonce la sortie de son imprimante Mark One, la première imprimante 3D capable de créer des pièces avec renforts en fibre de carbone.

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La fibre de carbone s’imprime en 3D
La fibre de carbone s’imprime en 3D © Frédéric Parisot

Le monde de l’impression 3D est longtemps resté divisé en deux catégories : d’un côté l’impression de pièces métalliques, pouvant être fonctionnelles, et de l’autre l’impression de pièces plastiques, cantonnées à des applications de prototypage (ou pour des pièces qui ne sont soumises à aucune contrainte). Avec l’imprimante Mark One de Mark Forg3d (prononcez Mark Forged), les pièces plastiques disposent désormais de véritables caractéristiques mécaniques. La société américaine a mis au point la première imprimante 3D capable d’effectuer de déposer de la fibre de carbone en plus du thermoplastique classique.

La Mark One reprend le même principe que les imprimantes bi-matière, avec deux têtes d’impression alimentées par deux filaments de matière plastique. La différence : un des filaments contient en son cœur une fibre de carbone. "Nous avons en quelque sorte 'inversé' le principe de la fabrication à base de fibres de carbone, commente Greg Mark, le fondateur de la société Mark Forg3d. D’ordinaire la fibre est mêlée à de la résine époxy qu’il faut ensuite cuire pour lui donner sa solidité. Ici, c’est le phénomène inverse, car la fibre est incluse dans un thermoplastique qui se solidifie en refroidissant". Les pièces obtenues présenteraient un rapport rigidité/poids 10 % supérieur à l’aluminium, selon Greg Mark.

Placement automatique des fibres

Les ingénieurs de Mark Forg3d ont développé un algorithme qui calcule automatiquement le nombre et la forme des couches de fibres de carbone à insérer entre les couches de plastique. Il alterne l’orientation des fibres (0, 45 puis 90 degrés) afin d’obtenir une rigidité homogène dans le plan d’impression. Cependant, les ingénieurs pourront concevoir leurs pièces en mode manuel, en choisissant la quantité de couches de fibres et leur orientation.

Dans tous les cas, comme pour toute pièce imprimée en 3D, la rigidité dans le sens de la hauteur reste réduite. "Pour contrer ce problème, il faut concevoir la pièce différemment, en s’arrangeant pour faire coïncider le plan d’impression de la pièce avec celui de la contrainte principale", poursuit le fondateur de Mark Forg3d. Ce dernier avoue déjà travailler à sa prochaine génération de machines, dans laquelle des fibres pourront être déposées en diagonale dans le sens de la hauteur, afin de lier entre elles les différentes couches de carbone.

A San Diego, Frédéric Parisot

 
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