Le fabricant Markforged a commencé à faire parler de lui en 2014, lors de la sortie de son premier produit phare, la Markforged Mark One, l’une des premières imprimantes 3D composites sur le marché. Cette machine produit des pièces à la résistance incomparable, un résultat obtenu en utilisant des fils continus de fibre de Kevlar, carbone ou verre. Suite à une campagne de financement à hauteur de 54,8 millions de dollars, l’entreprise a continué de surfer sur le succès en sortant de nouvelles imprimantes 3D composites, puis en annonçant le lancement de la Markforged Metal X en janvier 2017, lors du CES (Consumer Electronics Show). À environ 88 200 €, la Markforged Metal X affiche un prix d’entrée de gamme comparé aux machines industrielles DMLS/SLM, dont le prix peut atteindre les 450 000 €.
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L’évolution de l’entreprise vers l’impression 3D métal a connu quelques revers, notamment sous la forme d’un procès intenté en mars de cette année par son concurrent Desktop Metal. Pour autant, Markforged a rapidement été disculpé de toute atteinte à la propriété intellectuelle, et le fabricant commercialise ainsi sa Markforged Metal X depuis avril, de même que ses stations de post-traitement, le Sinter-1 (le four) et le Wash-1 (pour le déliantage). Ces deux appareils complémentaires sont indispensables au déroulement du procédé complet de fabrication additive ADAM (Atomic Diffusion Additive Manufacturing).
Technologie et procédés
Caractéristique phare de la Metal X, Markforged innove en proposant un procédé unique de fabrication de pièce métallique appelé ADAM (pour Atomic Diffusion Additive Manufacturing). La machine utilise une tige composée de poudre métallique mêlée à un liant, logée dans un filament en plastique. À l’instar des procédés classiques d’impression 3D, la machine imprime la pièce couche par couche, avec une différence toutefois : la mise à l’échelle pour compenser le retrait suite au frittage.
Une fois imprimée, la pièce (surnommée « pièce verte » lors cette étape) est transférée tour à tour dans deux stations de post-traitement différentes. La pièce passe tout d’abord par le Wash-1 pour la phase de déliantage, durant laquelle elle est immergée dans un liquide spécial qui permet de retirer le liant principal. À la suite de ce procédé, la pièce demeure semi-poreuse afin que le reste du liant brûle facilement durant son passage dans le Sinter-1. Le Sinter-1 est en réalité un four d’une grande puissance, qui, par un procédé de frittage, fusionne et solidifie la pièce. Cette étape finale confère à la pièce une densité métallique d’environ 99 %, un chiffre comparable aux résultats des meilleures machines DMLS actuellement sur le marché.
La technologie ADAM présente un avantage intéressant en rendant possible la production de structures à cellule fermée. Par le passé, les technologies d’impression 3D métal devaient disposer d’un trou pour que la poudre non utilisée puisse s’échapper. Avec la Markforged Metal X, cette disposition n’est plus nécessaire : les poudres métalliques superflues sont brûlées. Autrement dit, les designers peuvent concevoir des structures internes complexes entièrement fermées afin de créer des pièces légères sans sacrifier leur robustesse.
Le Wash-1 et le Sinter-1 pèsent 247 kg et mesurent respectivement 1067 x 505 x 720 mm et 609 x 685 x 1067 mm. Des dimensions généreuses, mais qui représentent tout de même une réduction importante en termes de taille, de coût et de poids, comparé aux technologies actuellement disponibles pour le post-traitement industriel des pièces métalliques imprimées en 3D. Nous sommes toujours dans le flou concernant le prix exact des deux machines auxiliaires vendues seules. Certains revendeurs proposent par ailleurs un package complet comprenant la Markforged Metal X, le Sinter-1 et le Wash-1 pour environ 150 000 € (HT).
L’impression 3D industrielle exigera toujours une phase de post-traitement, sous quelque forme qu’elle soit. En fusionnant l’ensemble du processus, de l’étape de CAO à la fabrication du produit fini, Markforged est cependant en mesure d’offrir une certaine garantie en ce qui concerne la qualité des pièces fabriquées. Sur ce marché, son seul concurrent est le Studio System de Desktop Metal, qui fait appel à un procédé assez proche, en trois étapes, et dont la commercialisation a commencé fin 2017. Selon Markforged, sa machine se distingue cependant de sa concurrente grâce à son processus qui permet un développement cristallographique isotrope appliqué sur tous les axes, procurant ainsi aux pièces formées les propriétés mécaniques du métal solide.
Matériaux et logiciel
Le premier matériau compatible avec la Markforged Metal X est l’acier 17-4 PH. Alliant grande solidité, dureté et résistance à la corrosion, ce métal tout usage est couramment utilisé dans l’industrie aérospatiale, médicale et chimique en raison des ses propriétés intéressantes. L’acier 17-4 PH est notamment idéal pour l’outillage et les équipements d’assemblage, deux applications habituellement mises en œuvre via un procédé d’usinage CNC bien plus coûteux. Les autres matériaux actuellement disponibles en bêta sont l’acier à outils (H13, A2, D2), le titane Ti6Al4V, l’Inconel (IN) 625, le cuivre et l’aluminium (6061, 7075). L’accès à une telle gamme de matériaux ouvre tout un monde de possibilités pour la machine, y compris la fabrication de pièces pour moteurs à réaction (Inconel 625) et les échangeurs de chaleur (cuivre).
La Metal X fonctionne avec Eiger, le logiciel propriétaire de Markforged basé sur le cloud. Eiger permet une gestion de votre flotte en temps réel. Traduction : si vous disposez d’un bataillon de Metal X qui pondent des pièces à tour de bras, vous pouvez suivre le statut de toutes les machines et gérer efficacement leur production. La Markforged Metal X est dotée d’une interface à écran tactile et fait appel à Eiger pour contrôler les matériaux utilisés, afin d’optimiser les paramètres d’impression en conséquence. Eiger fonctionne également avec la plupart des navigateurs, ce qui vous permet d’importer facilement des modèles CAO sans avoir à passer par un logiciel fastidieux. Parmi ses fonctionnalités, notons aussi la possibilité d’optimiser le procédé d’impression sur les points soumis à pression, afin d’augmenter au maximum la robustesse de la pièce.
Les avantages de l’impression 3D métal dans son ensemble sont bien connus, notamment la possibilité de créer des pièces uniques avec des géométries très complexes. La Markforged Metal X va plus loin en vous permettant d’accéder à ces mêmes avantages, mais sans vous ruiner, grâce à une réduction des frais généraux (comparé aux coûts liés aux grosses machines industrielles). Certes, le processus en lui-même n’a pas vraiment été raccourci, et une étape de post-traitement intensive s’avère toujours nécessaire, mais, au prix de 88 200 €, la Markforged Metal X constitue un bon point de départ pour les structures qui se lancent dans l’impression de pièces métalliques.
Markforged Metal X - Caractéristiques techniques
Voici les caractéristiques techniques actuellement disponibles pour la Markforged Metal X :
- Procédé d’impression : Atomic Diffusion Additive Manufacturing (ADAM)
- Volume d’impression : 300 x 220 x 180 mm
- Dimensions de l’imprimante 3D : 575 x 467 x 1120 mm
- Chambre d’impression : Chauffée
- Plateau d’impression : Chauffant, plaque d’impression scellée sous vide, nivellement automatique
- Système d’impression : 2 buses – Sortie métal et support
- Taille max. de la pièce : 250 x 183 x 150 mm
- Poids max. de la pièce : 10 kg
- Résolution : 50 microns – 200 microns
- Connexion : Ethernet ou Wifi
- Poids : 75 kg
- Alimentation requise : 100-240 V, 2400 W (20 A), nome CEI 60320 Type C2
- Matériau disponible au lancement : acier inoxydable 17-4 PH
- Matériaux en bêta : acier à outils (H13, A2, D2), titane Ti6Al4V, Inconel (IN) 625, cuivre, aluminium (6061, 7075)
- Supports : Mêmes matériaux avec couche anti-adhésive en céramique
- Préparation de l’impression : Logiciel Eiger
- Format d’exportation du fichier : STL
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Licence : Le texte de l'article "Markforged Metal X – Zoom sur l’imprimante 3D métal" écrit par All3DP Pro est publié sous la licence Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).