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

Crédit image :Novadditive

En ce qui concerne l’histoire de la fabrication, l’utilisation de la céramique remonte au tout début, le plus ancien artefact en céramique connu remontant à 28 000 avant notre ère. Mais aujourd’hui, ce matériau entre dans une nouvelle ère; grâce à son utilisation en tant que matériau imprimable en 3D, avec de nouvelles possibilités texturales et structurelles qui se dévoilent devant nous. NOVADDITIVE, premier centre spécialisé dans la fabrication additive de céramiques, est à l'avant-garde de cette révolution des matériaux. Nous avons discuté avec Vincent Poirier, PDG de NOVADDITIVE, pour explorer les propriétés uniques des pièces en céramique et le voyage qui nous attend pour le marché de la céramique FA.

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

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J'ai une expérience de plus de 30 ans dans diverses industries de la céramique, y compris la céramique classique et technique, et couvrant des applications allant de l'art, du sanitaire et de la recherche à l'aéronautique et au nucléaire.

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En matière d’impression 3D de céramiques, 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 de manière additive, et il en va de même pour les pièces métalliques, mais il est plutôt difficile (voire impossible) de trouver un service bureau fournissant des pièces en céramique par impression 3D. Après avoir pensé à cela 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 dans la production de pièces en céramique par fabrication additive multi-procédés. Pourriez-vous m'en dire un peu plus ?

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

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Nous proposons la plupart des technologies disponibles pour l'impression 3D de céramiques :parmi les quatre grandes familles technologiques du marché, nous en proposons trois (SLA, FFF et LDM), et la quatrième arrivera bientôt également. Cela signifie que nous sommes en mesure de considérer presque tous les projets AM qui nous sont présentés. De plus, nous sommes en mesure d'imprimer avec la plupart des céramiques compatibles AM existantes - celles-ci peuvent aller de l'alumine, de la zircone, de l'ATZ, du silicium et du nitrure d'aluminium, et du carbure de silicium, aux céramiques biocompatibles pour les applications techniques, en passant par la porcelaine, la cordiérite-mullite et la faïence pour les applications classiques. Cela signifie que chacune des technologies que nous possédons est associée à un matériau adapté. En conséquence, nous pouvons fournir des pièces à presque tous les clients souhaitant produire des pièces en céramique. Comme nous ne sommes liés à aucun fournisseur de technologie ou fournisseur d’imprimantes spécifique, nous sommes en mesure de choisir librement les méthodes d’impression qui conviennent le mieux à nos clients et à leur marché. Par exemple, différentes technologies peuvent gérer différentes précisions, dimensions, géométries et vitesses d'impression. Nous avons établi un équilibre entre ces capacités dans les technologies que nous mettons à disposition. Après avoir discuté avec un client et noté ses exigences, nous sommes en mesure de déterminer la technologie et le matériau qui lui conviennent, en fonction de la précision et de l'utilisation qu'il spécifie. Ce genre de conversations constitue notre travail quotidien.

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Quelles sont certaines des applications les plus courantes de la céramique fabriquée de manière additive, et y a-t-il des cas d'utilisation qui vous semblent marquants ?

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Au cours des deux années qui ont suivi la création de NOVADDITIVE, notre entreprise a suscité l'intérêt d'un très large éventail de marchés.

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Pour commencer avec un exemple particulièrement intéressant, nous produisons de la vaisselle sur mesure pour des restaurants haut de gamme étoilés Michelin, en travaillant en étroite collaboration avec des designers de renom pour créer des plats, assiettes et autres éléments culinaires personnalisés spécifiquement pour le chef. Mais d’un autre côté, nous avons également des clients impliqués dans la technologie spatiale. Certaines des pièces en céramique que nous produisons sont utilisées comme composants structurels dans les vaisseaux spatiaux afin d’améliorer les performances de l’ensemble du véhicule. Dans ces environnements, où les pièces doivent pouvoir résister à des températures plus élevées, ou doivent être plus petites et plus légères, nous constatons que la céramique offre un excellent matériau. Par exemple, la dilatation de certaines céramiques spécifiques avec des températures changeantes est très faible, ce qui les convient parfaitement aux conditions volatiles de l'espace.

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Vous voyez, les processus d’impression 3D sont en fait capables d’améliorer les propriétés de la céramique, en mettant en œuvre des géométries complexes et des tailles plus petites qui ne seraient pas possibles autrement. De ce fait, combiner ce matériau avec ce mode de fabrication peut s’avérer très utile dans des contextes de recherche. Notre impression de céramiques permet aux chercheurs d’ouvrir plus rapidement de nouvelles géométries et formes « irréalisables ».

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La céramique AM a également des applications dans la création artistique, ainsi que pour les articles de luxe. Il s’agit d’un marché très exigeant, qui nécessite une extrême précision dans la production :nous sommes en mesure d’atteindre les tolérances très précises dont ils ont besoin. Dans le même temps, les industries de la défense et du nucléaire sont exigeantes pour des raisons très différentes. Là encore, nous pouvons associer les propriétés de la céramique aux géométries complexes libérées par la fabrication additive et apporter une valeur importante à ces marchés.

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Bien que la fabrication additive céramique ait souvent été considérée comme une niche, Formext 2022 a documenté une expansion et un intérêt considérables pour cet espace. Qu’est-ce qui motive la reconnaissance croissante de la valeur de la céramique en tant que matériau imprimable ?

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Il existe en gros trois matériaux que nous pouvons imprimer :les plastiques, les métaux et la céramique. Le marché des matières plastiques est le plus important, celui des métaux est légèrement plus petit et celui de la céramique est le plus petit de tous. Cependant, plusieurs études montrent que la céramique commence à devenir plus populaire dans ce domaine. Les fabricants recherchent de plus en plus de moyens innovants pour atteindre des performances plus élevées lors de la conception et de la production de nouvelles pièces. Les céramiques sont connues et utilisées depuis de nombreuses années, mais aujourd'hui, les entreprises, les chercheurs et les départements d'ingénierie découvrent qu'en les utilisant, ils peuvent atteindre de nouvelles propriétés. Le moteur de cette tendance n’est pas la mode, mais la performance. Maintenant qu’elles peuvent être imprimées, les céramiques FA 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 constatons qu’avec ces matériaux, nous serons en mesure de découvrir davantage de moyens d’améliorer les performances. Il reste encore quelques difficultés. La céramique est mieux comprise par les personnes qui sont utilisées à l'utilisation de la céramique. Pour les personnes moins familières, nous nous posons toujours cette question sur la fragilité de la céramique :c’est une hypothèse culturelle. Lorsque l’on considère les objets en porcelaine, par exemple, on pense presque toujours à leur fragilité. Pourtant, si l’on considère sa constitution microscopique, il est bien moins cassant que le verre ! En outre, la durabilité des céramiques est en constante évolution :dans le domaine technique, par exemple, les céramiques comme la zircone ont subi de grandes améliorations en termes de résilience. Cela leur permet d'être utilisés dans des applications mécaniques exigeantes et par des marques de luxe produisant des milliers de montres étonnantes.

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

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Le défi ici est d'intégrer les départements d'ingénierie qui ne comprennent pas bien la céramique ce monde de la céramique. Ils ont la présomption profondément enracinée que le matériau est difficile à fabriquer et qu’il se cassera facilement – ​​chaque jour et chaque semaine, je reçois des questions à ce sujet. La solution, et le moteur pour pousser encore plus loin l’utilisation industrielle de la céramique, est de rendre les connaissances sur la céramique en tant que matériau compatible avec la fabrication additive plus accessibles, à la fois aux techniciens et aux personnes intéressées par l’impression 3D. Tout d’abord, les céramiques ont un très large éventail d’applications :on peut les utiliser dans les fusées spatiales, en électronique, dans le nucléaire, en ingénierie, en médecine, partout. Deuxièmement, ils peuvent être utilisés en FA non seulement pour réaliser de petits prototypes, mais aussi pour fabriquer de multiples pièces, à l’échelle de moyennes séries et même de grandes séries. Tout est possible.

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C’est l’écart le plus important à combler. Nous devons montrer à ceux qui ne comprennent peut-être pas encore que oui, l'impression 3D de céramique est possible et que cette utilisation de la technologie peut ouvrir un large horizon de possibilités.

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Un de vos articles mentionne comment l'humanité utilise la céramique depuis la préhistoire. Aujourd'hui encore, il est incroyable que nous apprenions encore tout ce que ce matériau peut faire.

Que réserve l’année à venir à Novadditive ?

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Deux grandes initiatives s’annoncent pour nous. L’impression 3D est utilisée pour fabriquer de très grandes quantités de pièces, le plastique étant actuellement le matériau le plus adopté. 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 en céramique uniquement réalisables par impression 3D. Ce jour-là, NOVADDITIVE sera là. Nous nous préparons en installant des équipements industriels capables de gérer la production de pièces en grande série. Bien entendu, nous proposerons toujours des services de prototypes et de petites séries, mais nous élargirons la gamme de quantités de pièces ouvertes à nos clients, leur permettant ainsi de commander des centaines de milliers de pièces, chaque fois que ce jour viendra. La deuxième initiative concerne notre accélération de la R&D. C'est important. En tant que spécialistes de l’impression 3D, il est essentiel que nous suivions l’évolution des nouvelles technologies et de l’industrie. Mais en même temps, nous sommes autant céramistes que fabricants de fabrication additive, ce qui signifie que nous devons être à l’écoute des nouvelles sur les nouveaux matériaux céramiques et développer de nouvelles recettes à utiliser pour la production. Nous devons trouver des fournisseurs de matériaux capables de répondre encore plus précisément aux demandes de nos clients. Nos avancées en R&D nous permettront de travailler encore plus étroitement avec nos clients et de suivre leurs demandes avec encore plus d’attention. Cette recherche et développement sera un moteur essentiel pour ouvrir le champ de notre activité.

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