9T Labs élève la fabrication additive pour applications médicales et aérospatiales avancées

9T Labs (Zurich, Suisse) fabrique la série Red de systèmes de technologie de fusion additive (AFT) pour la fabrication de pièces polymères renforcées en fibres continues. Le système comporte trois composants : le logiciel de conception Fibrify, une imprimante 3D appelée Build Module et un Fusion Module qui consolide la pièce imprimée. Le volume de construction de la série Red est de 350 x 270 x 250 millimètres et les matériaux disponibles sont fibre de carbone/PEKK et fibre de carbone/PA12, avec 60% de fraction de volume de fibres (FVF).

9T Labs a récemment révélé les détails de deux études récemment achevées qui évaluaient la faisabilité d'utiliser la série Red pour remplacer une pièce métallique existante. L'une est une charnière aérospatiale et l'autre est un outil chirurgical, appelé bras de visée.

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 topologique et la refonte, la stratégie multi-corps, la stratégie de renforcement, la réduction de poids et l'analyse de coûts. L'optimisation topologique a conduit à une refonte optimisée, suivie du développement d'une stratégie de fabrication. La décision ici a été de fabriquer la charnière en pièces - plaque verticale et une plaque de base à deux composants - et de les assembler ensuite pendant la consolidation dans le processus de « fusion ». Le logiciel Fibrify a guidé le développement d'une stratégie de drapage de fibres pour chaque composant de charnière, qui impliquait plusieurs mises en page pour chacun. Le matériau est une combinaison de PEKK pur (35%) et fibre de carbone/PEKK (65%). Le volume de la pièce est de 18,3 cm³ ; 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 de coûts de production de 9T Labs a évalué les coûts d'outillage, de matériau, d'équipement et de main-d'œuvre et a déterminé que le remplacement composite coûterait 50% moins cher à fabriquer que la pièce héritée en acier.

Le bras de visée 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 maintenir une excellente précision dimensionnelle. La translucidité aux rayons X est aussi critique. La stratégie de drapage s'est concentrée sur le développement de surfaces externes robustes et de la stabilité dimensionnelle des trous, qui a été réalisée en interconnectant directement les trous via le placement de fibres. Le design final comporte 90 couches fabriquées additivement pour créer une épaisseur traversante de 20 millimètres. Les matériaux sont PEKK pur (60%) et fibre de carbone/PEKK (40%). Le volume de la pièce est de 62,5 cm³ ; 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 de coûts de production effectuée était la même que pour la charnière aérospatiale et a montré des économies potentielles allant jusqu'à 68%.