Entretien d'experts :Guillaume de Calan, PDG de Nanoe, sur l'avenir de l'impression 3D céramique

L'impression 3D céramique reste un domaine relativement nouveau et souvent négligé de la fabrication additive. Cependant, la polyvalence du matériau rend l'impression 3D céramique idéale pour une gamme de cas d'utilisation industriels, des roulements et des semi-conducteurs aux applications aérospatiales et joaillières. Il n'est donc pas étonnant que des mesures soient déjà prises pour rendre l'impression 3D céramique pleinement viable pour la production AM.

Nanoe est une société française qui fournit des céramiques techniques de qualité industrielle pour l'impression 3D. C'est aussi le premier à proposer des filaments céramiques techniques (Zetamix). Nous nous sommes entretenus avec le PDG de Nanoe, Guillaume de Calan, pour en savoir plus sur la stratégie de Nanoe, sur la manière dont elle prévoit de rendre viable l'impression 3D de bureau en céramique et sur l'énorme potentiel de marché de l'impression 3D en céramique.

Pouvez-vous nous parler de Nanoe ?

Nous sommes un fournisseur de matières premières qui produit des poudres et des matières premières pour l'industrie de la céramique. Nous avons créé l'entreprise il y a 10 ans et desservons un certain nombre d'industries différentes, notamment le médical et l'aérospatial. Essentiellement, nous fournissons à ces industries les matières premières dont elles ont besoin pour produire avec succès des pièces.

Nous servons également une gamme d'applications où des matériaux de haute technologie sont nécessaires, avec des propriétés telles que la résistance élevée et la résistance aux températures élevées et à la corrosion. Les semi-conducteurs sont un exemple d'une telle application.

Vous avez mentionné certaines des différentes industries qui utilisent la céramique. Pourriez-vous développer certaines des applications de vos matériaux ?

Je peux vous donner deux exemples. Le premier concerne la joaillerie et l'horlogerie, où il existe quelques entreprises produisant des bagues en céramique, des montres et d'autres types de bijoux. Ils s'intéressent à l'impression 3D céramique comme moyen de fabriquer des prototypes, des petites séries et pour la production à la demande.

Le second est dans l'aérospatiale, où il existe un cas d'utilisation massif pour les céramiques techniques. Ils sont utilisés pour tout, des miroirs d'observation aux pièces structurelles et aux télécommunications.

Avec l'aérospatiale, l'un des avantages évidents de l'impression 3D céramique, ou de l'impression 3D en général, est la possibilité de réduire le poids et la masse des pièces que vous produisez. Ceci peut être réalisé grâce à l'optimisation de la topologie, par exemple. Lorsque l'on considère le coût de l'envoi d'un kilogramme de matériau en orbite, les avantages de l'impression 3D céramique deviennent immédiatement évidents.

Les clients potentiels de l'aérospatiale sont donc intéressés par la possibilité de produire des pièces légères à des fins d'observation, des pièces structurelles, des télécommunications — essentiellement tout ce qui entre dans un satellite.

Pourquoi avez-vous décidé de fonder Nanoe ?

Nanoe a commencé comme une spin-off d'un laboratoire français, où nous avions un procédé de fabrication de nano-matériaux à usage industriel. Mais nous avons rapidement reconnu la nécessité de nous concentrer sur une application spécifique - et cette application était la céramique technique.

Lors de notre création, nous produisions des matières premières pour des procédés traditionnels comme le pressage, le moulage par injection, le moulage et tout autre procédé utilisé pour la production de pièces en céramique. Nous n'étions pas du tout impliqués dans l'impression 3D. Cependant, cette année, nous avons commencé à nous concentrer sur la technologie d'impression 3D. Nos clients disposent de procédés traditionnels de mise en forme des céramiques, mais ils souhaitent de plus en plus intégrer également des procédés d'impression 3D.

Quels sont les enjeux de l'impression 3D de matériaux céramiques ?

L'impression 3D de céramique implique toujours quelques défis. Un défi vient du fait que les céramiques sont des matériaux à très haute température qui ne peuvent être ni fondus ni fondus. Cela signifie que les procédés développés pour les métaux et les plastiques ne peuvent pas être utilisés directement pour la céramique.

Nous devons donc utiliser un moyen indirect pour imprimer en 3D des céramiques :nous mélangeons la poudre avec une sorte de liant, qui peut être thermoplastique ou résine, par exemple. Après avoir imprimé la pièce en 3D, nous retirons le liant et frittons la pièce elle-même. C'est un processus assez compliqué : par exemple, vous devez assurer un mélange homogène entre la céramique et le liant, en garantissant autant de céramique que possible. Vous avez également besoin que ce mélange se comporte de la même manière que le plastique ou la résine que vous utilisez. Enfin, il faut pouvoir brûler le liant pour ne garder que la céramique, et c'est tout un défi.

Quelles sont les étapes de post-traitement impliquées ?

Nous avons donc adapté nos poudres au procédé FDM, ce qui nous permet de réaliser des filaments de céramique avec un liant plastique. Ces filaments peuvent être utilisés avec n'importe quelle imprimante FDM. Inévitablement, cependant, un certain post-traitement sera nécessaire, car vous devez retirer le liant et fritter la céramique à très haute température pour solidifier la pièce. Et quand je dis hautes températures, on parle de 1500℃ et plus.

En termes de post-traitement, il y a au moins deux étapes. Le premier est le déliantage chimique, où nous trempons un morceau dans un solvant pour éliminer le liant ou au moins des parties du liant. La seconde est l'étape de frittage où l'on fritte une pièce à très haute température pour produire une pièce en céramique haute densité.

Pourquoi avez-vous décidé d'adapter vos poudres au FDM ? Avez-vous l'intention de vous étendre à d'autres technologies ?

De notre point de vue en tant que fournisseur de matières premières, notre objectif est d'atteindre autant de clients potentiels que possible. Le FDM étant la technologie d'impression 3D la plus utilisée, nous avons décidé de commencer par là. Cela rend également la possibilité d'imprimer en 3D de bureau pour la céramique, ce qui est quelque chose de vraiment nouveau, beaucoup plus réalisable.

Utiliser l'impression 3D de bureau pour produire des céramiques n'existe pas vraiment à l'heure actuelle. Bien qu'il existe certaines machines pour la production industrielle, celles-ci nécessitent un investissement en capital très élevé et sont très orientées vers la production, et non vers le prototypage rapide ou l'impression de bureau. Notre objectif est de changer cela.

Mais bien que nous ayons commencé avec FDM, nous prévoyons également de passer à d'autres technologies à l'avenir.

Comment faire voyez-vous évoluer le marché de l'impression 3D céramique ?

Le marché de l'impression 3D céramique est encore très récent. En fait, quand on regarde les métaux et les plastiques, le marché de la céramique est actuellement assez petit. Pour le moment, il y a peut-être moins de 10 entreprises dans le monde qui proposent des systèmes de travail pour l'impression 3D de céramiques, ce qui n'est pas beaucoup. La principale raison en est la nature difficile de l'impression 3D céramique.

Cela dit, nous voyons un potentiel énorme pour la technologie à l'avenir. Nous pouvons voir les applications de nos clients :les fabricants de céramique, les utilisateurs de céramique dans l'aérospatiale, le luxe et quelques autres industries, cherchent vraiment à utiliser cette technologie. Nous pensons donc qu'il y aura des développements rapides sur ce marché.

Aussi, gardez à l'esprit que la technologie est plus récente :en termes d'évolution, l'impression 3D céramique a probablement 10 à 15 ans de retard sur l'impression 3D métal. Je peux donc imaginer que dans 10 ans nous aurons atteint des avancées significatives dans l'impression 3D céramique pour la production.

Où se situe Nanoe dans ce paysage de marché ?

Premièrement, notre technologie est complètement nouvelle. Le procédé le plus courant pour l'impression 3D céramique est basé sur la stéréolithographie, utilisant des résines photosensibles. Notre technologie est différente. Nos matériaux vous permettent de produire des pièces en céramique plus rapidement et de fabriquer des pièces plus grandes. Le type de géométries que nous pouvons produire présente même certains avantages.

Nous avons également un gros avantage par rapport aux autres solutions d'impression 3D céramique :étant donné que nous sommes un fournisseur de matières premières et non un fabricant de machines, nous visons à adapter nos matières premières aux machines existantes sur le marché.

Les solutions actuelles sur le marché de l'impression 3D céramique reposent sur le postulat inverse :développer de nouvelles machines pour imprimer en 3D les céramiques. C'est une perspective très différente.

En utilisant notre approche, nous pouvons atteindre un plus large éventail de personnes qui sont plus habituées au concept d'impression 3D de métaux ou de plastiques. De cette façon, nous pouvons également présenter plus facilement les avantages de l'impression 3D de céramiques.

Comment voyez-vous évoluer la fabrication additive au cours des cinq prochaines années ?

En tant que tendance générale, nous assistons à un passage du prototypage et des tests à la production réelle de pièces finales - des pièces qui iront dans des avions, dans des satellites par exemple.

L'industrie joue depuis longtemps avec l'impression 3D, notamment pour le prototypage et l'outillage, mais je sens qu'il y a un énorme développement pour les pièces finales. C'est la tendance clé que nous observons.

Auriez-vous autre chose à ajouter ?

Que ce soit pour l'impression 3D céramique ou métal, on constate souvent que de nombreuses entreprises peinent à utiliser ces technologies. Le coût d'investissement dans une machine d'impression 3D métal ou céramique est encore très élevé — on parle de centaines de milliers, voire d'un million d'euros dans certains cas.

De nombreuses entreprises n'en sont qu'à leurs débuts avec ces technologies et n'ont pas encore développé de cas d'utilisation clair. Ils veulent juste voir ce qui est possible avec la technologie. Dans ce cas, c'est aux PME (petites et moyennes entreprises) de justifier une dépense aussi importante.

C'est là que Nanoe s'intègre :notre vision est de faire de l'impression 3D céramique de bureau une réalité. Avec notre solution, vous pouvez commencer à imprimer des céramiques avec un investissement de moins de 10 mille euros. Nous pensons que c'est un grand changement.

Notre prochain objectif sera d'atteindre le même objectif avec les métaux, c'est-à-dire de développer une solution pour l'impression 3D de métaux sur ordinateur. Nous le lancerons à Formnext le mois prochain.

Pour plus d'informations sur Nanoe, visitez : https://www.nanoe.com .