L'imprimante BAAM de Cincinnati Inc. fait une démonstration de l'impression 3D avec des composites recyclés

Cincinnati Inc. (CI, Harrison, Ohio, États-Unis) a annoncé qu'elle a utilisé sa machine de fabrication additive Big Area (BAAM) pour démontrer que les matériaux recyclés peuvent être utilisés pour l'impression 3D en produisant ce que la société dit être l'un des plus grands multi monolithiques -objets matériels à ce jour. La démonstration a prouvé avec succès que l'impression multi-matériaux à grande échelle peut être réalisée de manière efficace et économique avec des matériaux composites recyclés.

L'impression multi-matériaux à grande échelle a été réalisée en apportant des modifications au BAAM et en incluant une nouvelle conception d'extrudeuse qui s'adapte à un système d'alimentation double.

Au cours des dernières années, CI a collaboré avec le laboratoire national d'Oak Ridge du département américain de l'Énergie (DOE) (ORNL, Knoxville, Tenn., États-Unis) pour améliorer et développer continuellement le BAAM. Les recherches initiales se sont concentrées sur l'impression à grande échelle de systèmes à un seul matériau, généralement de courts polymères renforcés de fibres.

"L'objectif de cette étude particulière était de démontrer l'impression d'un outil composite multi-matériaux comprenant des transitions, dépassant 3 mètres de long, contenant des matériaux recyclés et imprimé sans intervention manuelle", explique Alex Riestenberg, chef de produit de fabrication additive chez CI.

La pièce sélectionnée pour cette démonstration était une seule facette d'un outil en béton préfabriqué utilisé dans la production de panneaux de fenêtre commerciaux pour un immeuble de grande hauteur à New York. Le moule pesait environ 400 livres, avec une longueur de 10 pieds, 10 pouces. Le temps d'impression était d'environ sept heures.

« Des études ont montré qu'en utilisant plusieurs matériaux au sein d'une structure, de nouvelles réponses mécaniques et une multifonctionnalité peuvent être obtenues, telles que des structures légères avec des propriétés mécaniques adaptées, des segments souples et rigides dans une pièce et des structures résistantes aux chocs », explique le scientifique des matériaux de l'ORNL. Vidya Kishore.

Les deux matériaux utilisés dans la construction étaient un mélange contenant 100 % de CF/ABS recyclé et de la mousse synthétique CF/ABS et ABS standard.

Outre les avantages écologiques de l'utilisation de matériaux recyclés, Cincinnati Inc. affirme que les avantages de l'extrusion multi-matériaux comprennent l'incorporation d'une impression de circuits conducteurs pour les structures intelligentes, des structures de noyau légères, des coûts d'outillage inférieurs, un retrait plus facile du matériau de support, un renforcement localisé de zones spécifiques, la possibilité d'utiliser différents matériaux dans différentes caractéristiques du composant et même de changer la couleur de la pièce.

La clé de la réalisation des objectifs décrits ci-dessus était le système multi-matériaux BAAM, développé en collaboration avec l'ORNL. Le grand système d'extrusion thermoplastique à double matériau permettrait à l'utilisateur d'imprimer avec plusieurs matériaux différents au sein d'une même construction en utilisant une seule extrudeuse.

« La source de matériau introduite dans l'extrudeuse est commutée à la volée à des moments spécifiques pendant une impression en faisant glisser deux ports de matériau d'avant en arrière sur l'alimentation de l'extrudeuse », explique Riestenberg. "Le système comprend également un mélangeur de matériaux à l'extérieur du châssis de la machine qui peut mélanger des quantités spécifiques de différents matériaux et charges à la volée pour des qualités de matériaux personnalisées spécifiques."

Riestenberg explique que la combinaison du mécanisme de commutation d'alimentation en matériau et du mélangeur de matériaux donne aux utilisateurs la possibilité d'imprimer avec plusieurs types de matériaux et combinaisons de matériaux différents au sein d'une même construction, au lieu de deux.

« La BAAM avec une mise à niveau du système multi-matériaux est la seule machine qui peut actuellement le faire, et cela nous distingue de nos concurrents », déclare Riestenberg. « Avec le soutien à la recherche scientifique du bureau de fabrication avancée du DOE et de l'ORNL, nous avons pu atteindre cette étape de fabrication. »