Cincinnati Inc. démontre l'impression 3D grande échelle avec matériaux composites recyclés via technologie BAAM

Cincinnati Inc. (CI, Harrison, Ohio, États-Unis) a annoncé avoir utilisé sa machine Big Area Additive Manufacturing (BAAM) pour démontrer que des matériaux recyclés peuvent servir à l'impression 3D en produisant ce que l'entreprise dit être l'un des plus grands objets monolithiques multi-matériaux à ce jour. La démonstration a prouvé que l'impression multi-matériaux grande échelle peut être faite efficacement et économiquement avec matériaux composites recyclés.

Modifications BAAM et nouvel extrudeur double alimentation

L'impression grande échelle multi-matériaux a été réalisée en modifiant la BAAM et en incluant un nouvel design d'extrudeur accommodant un système double alimentation.

Depuis plusieurs années, CI collabore avec le Laboratoire national d'Oak Ridge (ORNL, Knoxville, Tennessee) du DOE pour améliorer et développer la BAAM. Recherches initiales : impression grande échelle systèmes mono-matériau, généralement polymères renforcés fibres courtes.

« L'objectif de cette étude était de démontrer l'impression d'un outillage composite multi-matériaux incluant transitions, dépassant 10 pieds longueur, contenant matière recyclée et imprimé sans intervention manuelle », dit Alex Riestenberg, chef produit FA chez CI.

Pièce démonstratrice : moule préfabriqué béton

La pièce choisie : une facette unique d'un outil préfabriqué béton pour production panneaux fenêtre commercial gratte-ciel New York. Moule ~400 lb, longueur 10 pi 10 po. Temps impression ~7 heures.

« Des études montrent qu'en utilisant plusieurs matériaux dans une structure, de nouvelles réponses mécaniques et multi-fonctionnalité peuvent être atteintes — structures légères avec propriétés mécaniques sur mesure, segments souples/rigides dans une pièce, structures résistantes aux chocs », dit Vidya Kishore, scientifique matériaux ORNL.

Deux matériaux utilisés

Mélange 100 % CF/ABS recyclé et CF/ABS standard et mousse syntaxique ABS.

Outre bénéfices écologiques matériaux recyclés, CI cite avantages extrusion multi-matériaux : impression circuits conducteurs structures intelligentes, structures âme légères, coûts outillage réduits, retrait matériau support facilité, renforcement localisé zones spécifiques, capacité matériaux différents sur différentes zones composant, même changement couleur pièce.

Système multi-matériaux BAAM clé de la réussite

La clé : système multi-matériaux BAAM, développé avec ORNL. Le grand système d'extrusion thermoplastique double matériau permet d'imprimer avec plusieurs matériaux différents dans une seule construction avec un seul extrudeur.

« La source matériau alimentant l'extrudeur est commutée à la volée à moments précis pendant l'impression en faisant glisser deux ports matériau d'avant en arrière sur l'entrée extrudeur », dit Riestenberg. « Le système inclut aussi un mélangeur matériau hors cadre machine qui peut mélanger quantités spécifiques de différents matériaux et charges à la volée pour grades matériaux personnalisés. »

Riestenberg explique que la combinaison mécanisme commutation alimentation et mélangeur donne capacité d'imprimer avec plusieurs types matériaux et combinaisons dans une seule construction, au lieu de deux.

« La BAAM avec mise à niveau système multi-matériaux est la seule machine pouvant faire ça actuellement, ce qui nous différencie de nos concurrents », dit Riestenberg. « Avec soutien recherche scientifique DOE Advanced Manufacturing Office et ORNL, on a atteint ce jalon fabrication. »