9T Labs évalue la FA pour les applications médicales et aérospatiales

9T Labs (Zürich, Suisse) fabrique les systèmes Red Series of Additive Fusion Technology (AFT) pour la fabrication de pièces en polymère renforcé de fibres continues. Le système comprend trois composants :le logiciel de conception Fibrify, une imprimante 3D appelée module de construction et un module de fusion qui consolide la pièce imprimée. Le volume de construction de la série rouge est de 350 x 270 x 250 millimètres et les matériaux disponibles sont la fibre de carbone/PEKK et la fibre de carbone/PA12, avec une fraction volumique de fibre de 60 % (FVF).

9T Labs a récemment révélé les détails de deux études récemment achevées qui ont évalué la faisabilité de l'utilisation de la série rouge pour remplacer une pièce métallique existante. L'un est une charnière aérospatiale et l'autre est un outil chirurgical, appelé bras viseur.

La charnière est actuellement en acier et comporte une plaque verticale montée sur une plaque de base avec quatre trous de fixation. L'étude a évalué l'optimisation et la refonte de la topologie, la stratégie multi-corps, la stratégie de renforcement, la réduction de poids et l'analyse des coûts. L'optimisation de la topologie a conduit à une refonte optimisée, suivie du développement d'une stratégie de fabrication. La décision ici était de fabriquer la charnière en plusieurs parties - une plaque verticale et une plaque de base à deux composants - puis de les joindre lors de la consolidation dans le processus de « fusion ». Le logiciel Fibrify a guidé le développement d'une stratégie de superposition de fibres pour chaque composant de charnière, ce qui impliquait plusieurs dispositions pour chacun. Le matériau est une combinaison de PEKK soigné (35%) et de fibre de carbone/PEKK (65%). Le volume de la pièce est de 18,3 centimètres cubes; le poids de la pièce est de 27 grammes, ce qui représente une économie de 78% par rapport à la version en acier. L'analyse des coûts de production de 9T Labs a évalué les coûts d'outillage, de matériel, d'équipement et de main-d'œuvre et a déterminé que le remplacement du composite coûterait 50 % de moins à fabriquer que la pièce existante en acier.

Le viseur chirurgical est un dispositif en alliage d'aluminium en forme de T avec plusieurs trous, utilisé pour aligner les outils chirurgicaux pendant une opération. Il subit des charges mécaniques relativement modestes, mais subit de multiples cycles de stérilisation et doit conserver une excellente précision dimensionnelle. La translucidité aux rayons X est également critique. La stratégie de superposition s'est concentrée sur le développement de surfaces externes robustes et la stabilité dimensionnelle des trous, ce qui a été obtenu en interconnectant directement les trous via le placement de fibres. La conception finale comprend 90 couches fabriquées de manière additive pour créer une épaisseur de 20 millimètres. Les matériaux sont du PEKK soigné (60%) et de la fibre de carbone/PEKK (40%). Le volume de la pièce est de 62,5 centimètres cubes; le poids de la pièce est de 88 grammes, ce qui représente une économie de poids de 48 % par rapport à la version en aluminium. L'analyse des coûts de production effectuée était la même que celle de la charnière aérospatiale et a montré des économies potentielles allant jusqu'à 68 %.