Vincent Poirier, PDG de Novadditive, sur la révolution de l'impression 3D céramique

Crédit image : Novadditive

Concernant l'histoire de la fabrication, l'utilisation de la céramique remonte aux tout débuts, avec le plus ancien artefact céramique connu datant de 28 000 av. J.-C. Aujourd'hui, cependant, ce matériau entre dans une nouvelle ère ; grâce à son emploi comme matériau imprimable en 3D, avec de nouvelles possibilités texturales et structurelles qui s'ouvrent à nous. NOVADDITIVE, le premier centre spécialisé pour la fabrication additive de céramiques, se tient à l'avant-garde de cette révolution matérielle. Nous nous sommes entretenus avec Vincent Poirier, PDG de NOVADDITIVE, pour explorer les propriétés uniques des pièces céramiques et le chemin qui s'annonce pour le marché de l'AM céramique.

Pourriez-vous nous parler un peu de vous et de comment votre intérêt pour la céramique a commencé ?

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J'ai un parcours de plus de 30 ans dans diverses industries de la céramique, incluant la céramique classique et technique, et couvrant des applications de l'art, la sanitaire et la recherche à l'aéronautique et le nucléaire.

En termes d'impression 3D de céramique, je suis impliqué depuis plus de 12 ans. J'ai vu qu'il y avait une absence dans le paysage de l'impression 3D — vous pouvez facilement trouver des pièces en plastique fabriquées additivement, et la même chose est vraie pour les pièces métalliques, mais c'est plutôt difficile (sinon impossible) de trouver un bureau de services fournissant des pièces céramiques par impression 3D. Après avoir eu cela en tête pendant plusieurs années, j'ai finalement fondé NOVADDITIVE en 2020, visant à résoudre les problèmes soulevés par ce manque de service.

Concentrons-nous sur NOVADDITIVE, qui est le premier centre spécialisé pour produire des pièces céramiques par fabrication additive multi-procédés. Pourriez-vous nous en dire plus ?

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Nous sommes une entreprise industrielle — pas un Fab lab, pas un fabricant d'imprimantes, mais une usine. Produire des pièces personnalisées pour des gens qui n'auraient pas habituellement accès à la céramique, ou qui ne la considéreraient même pas comme un matériau pour l'impression 3D, se trouve au cœur de ce que nous faisons — nous simplifions leur chemin d'accès.

Nous offrons la plupart des technologies disponibles pour l'impression 3D de céramiques — sur les quatre grandes familles de technologies sur le marché, nous en offrons trois (SLA, FFF et LDM), la quatrième arrivant bientôt aussi. Cela signifie que nous sommes en mesure d'envisager presque tous les projets d'AM qui nous sont apportés. Ainsi, nous sommes capables d'imprimer avec la plupart des céramiques compatibles AM existantes — celles-ci peuvent aller de l'alumine, zircone, ATZ, silicium et nitrure d'aluminium, et carbure de silicium, aux céramiques biocompatibles pour applications techniques à la porcelaine, cordiérite-mullite et grès pour applications classiques. Cela signifie que chacune des technologies que nous possédons est assortie d'un matériau approprié. En conséquence, nous pouvons fournir des pièces à presque tous les clients cherchant une production de pièces céramiques. Comme nous ne sommes liés à aucun fournisseur de technologie ou d'imprimante spécifique, nous sommes libres de choisir les méthodes d'impression qui conviennent le mieux à notre client et à son marché. Par exemple, différentes technologies peuvent gérer différentes précisions, dimensions, géométries et vitesses d'impression — nous avons établi un équilibre de ces capacités dans les technologies que nous mettons à disposition. Après avoir parlé avec un client et noté ses exigences, nous sommes en mesure de déterminer la bonne technologie et le bon matériau pour eux, selon la précision et l'usage qu'ils spécifient. Ces genres de conversations constituent notre travail quotidien.

Quelles sont les applications les plus courantes des céramiques fabriquées additivement, et y a-t-il des cas d'usage qui se démarquent ?

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Dans les deux ans depuis la fondation de NOVADDITIVE, notre entreprise a reçu de l'intérêt d'une section transversale très large de marchés.

Pour commencer avec un exemple particulièrement intéressant, nous produisons de la vaisselle personnalisée pour des restaurants haut de gamme, étoilés au Michelin, en travaillant étroitement avec des designers connus pour créer des plats, assiettes et autres pièces culinaires spécifiquement pour le chef. D'un autre côté, nous avons aussi des clients impliqués dans la technologie spatiale. Certaines des pièces céramiques que nous produisons sont utilisées comme composants structurels dans des vaisseaux spatiaux pour améliorer les performances du véhicule entier. Dans ces environnements, où les pièces doivent pouvoir résister à des températures plus élevées, ou doivent être plus petites et plus légères, nous trouvons que la céramique offre un excellent matériau. Par exemple, la dilatation de certaines céramiques spécifiques avec le changement de température est très faible, la rendant parfaitement adaptée aux conditions volatiles de l'espace.

Vous voyez, les processus d'impression 3D sont en fait capables d'améliorer les propriétés des céramiques, en implémentant des géométries complexes et des tailles plus petites qui ne seraient pas possibles autrement. En conséquence, combiner ce matériau avec cette méthode de fabrication peut être très utile dans les contextes de recherche. Notre impression de céramiques permet aux chercheurs d'ouvrir de nouvelles géométries et des formes « infaisables » en un temps plus court.

L'AM céramique a aussi des applications dans la création d'art, ainsi que pour les articles de luxe. C'est un marché très exigeant, nécessitant une précision extrême en production — nous sommes capables d'atteindre les tolérances très précises dont ils ont besoin. En même temps, les industries de la défense et du nucléaire sont exigeantes pour des raisons très différentes — encore une fois, nous pouvons lier les propriétés des céramiques avec les géométries complexes débloquées par la fabrication additive et livrer une valeur importante à ces marchés.

Bien que l'AM céramique ait souvent été considérée comme plus une niche, Formext 2022 a documenté une expansion considérable et un intérêt accru dans l'espace. Qu'est-ce qui motive la reconnaissance croissante de la valeur de la céramique comme matériau imprimable ?

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Il y a largement trois matériaux que nous pouvons imprimer — plastiques, métaux et céramiques. Le marché des plastiques est le plus grand, le marché des métaux légèrement plus petit, et le marché des céramiques le plus petit de tous. Cependant, il y a plusieurs études montrant que les céramiques commencent à devenir plus populaires dans le domaine. Les fabricants cherchent de plus en plus des moyens innovants d'atteindre des performances plus élevées lors de la conception et la production de nouvelles pièces. Les céramiques sont bien connues et utilisées depuis de très nombreuses années, mais aujourd'hui, les entreprises, les chercheurs et les départements d'ingénierie découvrent qu'ils peuvent atteindre de nouvelles propriétés en les utilisant. Le moteur de cette tendance n'est pas la mode — c'est la performance. Maintenant qu'elles peuvent être imprimées, les céramiques AM apportent une réponse à plusieurs problèmes qui n'avaient pas été résolus auparavant. Je crois aux tendances et aux études à cause de cela. Nous trouvons qu'avec ces matériaux, nous serons capables de découvrir plus de moyens de faire progresser la performance. Il y a encore quelques difficultés. Les céramiques sont mieux comprises par les gens qui sont habitués à utiliser les céramiques. Pour les gens qui le sont moins, nous avons toujours cette question sur la fragilité des céramiques — c'est une supposition culturelle. Quand nous considérons des artefacts en porcelaine, par exemple, nous pensons presque toujours à sa fragilité. Cependant, si nous considérons sa constitution microscopique, elle est beaucoup moins cassante que le verre ! De plus, la durabilité des céramiques est sujette à développement — dans le domaine technique, par exemple, des céramiques comme la zircone ont subi de grandes améliorations en termes de résilience. Cela leur permet d'être utilisées dans des applications mécaniques exigeantes, et par des marques de luxe produisant des milliers de montres incroyables.

Pièce de montre faite en zircone noire par Novadditive. Crédit image : Novadditive

Le défi ici est d'amener les départements d'ingénierie qui ne comprennent pas bien les céramiques dans ce monde de la céramique. Ils ont une présomption profondément enracinée que le matériau est difficile à fabriquer, et qu'il cassera facilement — chaque jour et chaque semaine, je reçois des questions à ce sujet. La solution, et le moteur pour pousser l'utilisation industrielle des céramiques encore plus loin, est de rendre les connaissances sur la céramique comme matériau compatible AM plus accessibles, tant pour les gens techniques que pour ceux qui s'intéressent à l'impression 3D. Premièrement, les céramiques ont une gamme d'applications très large — vous pouvez les utiliser dans les fusées spatiales, dans l'électronique, dans le nucléaire, dans l'ingénierie, dans le médical, partout. Deuxièmement, elles peuvent être utilisées en AM non seulement pour faire de petits prototypes, mais pour fabriquer de multiples pièces, à l'échelle de la moyenne série et même de la grande série par lots. Tout est possible.

C'est le fossé le plus important à surmonter. Nous devons montrer aux gens qui ne comprennent pas encore que oui, l'impression 3D de céramiques est possible, et que cette utilisation de la technologie peut ouvrir un large horizon de possibilités.

L'un de vos articles mentionne comment l'humanité utilise la céramique depuis la préhistoire — encore aujourd'hui, c'est incroyable que nous apprenions encore à quel point ce matériau peut faire.

Qu'est-ce que l'année à venir réserve à Novadditive ?

Il y a deux grandes initiatives qui arrivent pour nous. L'impression 3D est utilisée pour faire de très grandes quantités de pièces, le plastique étant le matériau le plus adopté pour cela actuellement. Pour la céramique, la même chose viendra. Un jour, dans un département d'ingénierie, quelqu'un se réveillera et voudra un lot de 500 000 pièces céramiques seulement possibles à faire par impression 3D. Ce jour-là, NOVADDITIVE sera là. Nous nous préparons en installant des équipements industriels avec la capacité de gérer la production de pièces en grande série. Bien sûr, nous continuerons toujours à offrir des services de prototypes et petites séries, mais nous étendrons la gamme de quantités de pièces ouvertes à nos clients, leur permettant de commander des centaines de milliers de pièces, quel que soit le jour où cela viendra. La seconde initiative implique l'accélération de notre R&D. C'est important. En tant que spécialistes de l'impression 3D, il est critique que nous suivions la sortie de nouvelles technologies et développements de l'industrie. En même temps, cependant, nous sommes tout autant céramistes que fabricants AM, ce qui signifie que nous devons écouter les nouvelles sur les matériaux céramiques nouvellement sortis et développer de nouvelles recettes à utiliser pour la production. Nous devons trouver des fournisseurs de matériaux qui peuvent répondre aux demandes de nos clients encore plus précisément. Nos avancées en R&D nous permettront de travailler encore plus étroitement avec nos clients, et de suivre leurs demandes avec une attention encore plus grande. Cette recherche et développement sera un moteur central pour ouvrir le champ de notre activité.

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