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Forust : Desktop Metal dévoile sa technologie d’impression 3D sur bois

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Desktop Metal (NYSE : DM) vise-t-elle le portefeuille de technologies d’impression 3D le plus diversifié du marché ? La société vient de faire une nouvelle acquisition qui ajoute l’impression 3D du bois à sa gamme, qui comprend déjà le jet de liant métallique, le dépôt de métal lié, le traitement numérique de la lumière pour les polymères, le dépôt de fibre de carbone et la bio-impression.

En même temps que l’AMUG, Desktop Metal a annoncé le lancement de Forust, un procédé d’injection de liant pour l’impression 3D de sous-produits de déchets, de poussière de cellulose et de lignine, issus de la production de bois et de la fabrication de papier. Les géométries possibles avec le procédé Forust ne peuvent pas être obtenues avec des procédés soustractifs et peuvent également être plus durables. C’est du moins ce que semble croire le concepteur et développeur durable William McDonough :

« La technologie Forust nous permet de prendre quelque chose qui était auparavant un déchet de bois et de le rematérialiser en des choses exquisément belles et utiles. Nous honorons la cellulose et la lignine des arbres en les réarticulant en actifs pour les générations actuelles et futures. En permettant à des millions d’arbres de rester en place dans leurs forêts, Forust lance une technologie très évoluée pour la technosphère circulaire qui soutient et célèbre l’intendance de la biosphère naturelle, régénératrice et diverse, la rendant non seulement intelligente, mais sage. Il s’agit d’une opportunité historique et matérielle dans l’histoire du design et de la fabrication des objets qui me rappelle la célèbre citation d’Arthur C. Clarke : « Toute technologie suffisamment avancée est indiscernable de la magie ». En tant qu’amoureux du bois et des forêts, je trouve que Forust est indiscernable de la magie. L’impression 3D du bois à partir de déchets de matériaux naturels change la donne. Nous ne faisons que commencer à explorer ses potentiels bénéfiques, mais il est clair qu’ils sont immenses », a déclaré M. McDonough. Cela confère une bonne dose de crédibilité au cabinet Forust, étant donné que l’architecte a développé le concept de production « Cradle to Cradle ».

La technologie a été développée grâce à l’acquisition d’une startup du même nom lancée par d’anciens membres de la société Emerging Objects basée à San Francisco, Virginia San Fratello, présidente du département de design de l’université d’État de San Jose, et Ronald Rael, professeur et président du département d’architecture de l’université de Californie Berkeley. Alors qu’Emerging Objects a développé un certain nombre de matériaux uniques imprimés en 3D avec un jet de liant, tels que le sel et les pneus recyclés, FORUST s’est concentré sur le bois et le papier.

Le procédé Forust applique un liant biodégradable et non toxique aux particules de bois. Image reproduite avec l’aimable autorisation de Desktop Metal.

L’équipe d’Emerging Objects est complétée par Andrew Jeffery, qui était auparavant président de Boston Ceramics et, avant cela, directeur des produits céramiques chez 3D Systems. Chez 3D Systems, il devait mettre sur le marché l’imprimante CeraJet de la société, qui offrait la possibilité d’imprimer en 3D des céramiques personnalisées. Au total, l’équipe de Forust a mis au point des matériaux et des procédés parmi les plus intéressants du secteur de l’impression 3D.

« L’inspiration de Forust était de commencer avec de la sciure et de finir avec des forêts », a déclaré Jeffery. « Notre processus est basé sur des recherches approfondies menées au cours de la dernière décennie dans le domaine du bois de feuillus, conduisant à des structures finies complexes et élégantes. Grâce à des logiciels de CAO avancés, des matériaux exclusifs et des plateformes de production de masse par jet de liant Desktop Metal, nous pouvons désormais fabriquer des produits en bois magnifiques, fonctionnels et innovants pour une variété d’applications architecturales, d’intérieur et d’articles de maison à partir de sous-produits de bois recyclés. »

Naturellement, il semble que Desktop Metal n’ait pas voulu voir une bonne chose se perdre, en rachetant la startup et en lançant le processus Forust. Le jet de liant avec de la sciure et de la lignine peut être effectué sur le Shop System de Desktop Metal ou sur la nouvelle imprimante 3D RAM 336, qui peut fabriquer des pièces d’un volume allant jusqu’à deux mètres cubes à une vitesse de plus de 100 litres par heure. Le procédé repose sur l’étalement de couches de sciure traitée avant de déposer un liant non toxique et biodégradable.

La RAM 336 est une imprimante 3D grand format pour bois, à passage unique, dont le volume de construction est de 180 x 90 x 30 cm. Image reproduite avec l’aimable autorisation de Desktop Metal.

Un « grain numérique » est imprimé sur chaque couche, l’entreprise précisant que « le logiciel a la capacité de reproduire numériquement presque tous les grains de bois, y compris le bois de rose, le frêne, le zebrano, l’ébène et l’acajou, entre autres. Les pièces prendront également en charge une variété de teintes de bois au moment du lancement, notamment naturel, chêne, frêne et noyer. »

Différentes finitions du bois imprimé en 3D avec un grain numérique. Image reproduite avec l’aimable autorisation de Desktop Metal.

De plus, les pièces de bois obtenues sont décrites comme étant isotropes et très résistantes. Bien que le bois naturel soit définitivement solide, sa seule faiblesse potentielle est son manque de résistance isotrope. Nous ne savons pas encore comment il se compare aux pièces en bois imprimées en 3D. Nous savons cependant que les composants Forust peuvent être poncés, teintés, polis, teints, enduits et refinis de la même manière que les articles en bois fabriqués de manière traditionnelle.

Un pommeau de levier de vitesse imprimé en 3D. Image reproduite avec l’aimable autorisation de Desktop Metal.

Contrairement aux pièces en bois fabriquées traditionnellement, les pièces Forust peuvent présenter des géométries complexes uniques, car le jet de liant ne nécessite pas la production de matériaux de support. On ne peut qu’imaginer les types de recréations de meubles anciens du château de Versailles que cette technologie pourrait produire.

« Forust offre une flexibilité de conception presque illimitée », a déclaré Jeffery.  » Des structures de grain exotiques au bois sans grain, nous pouvons reproduire numériquement des textures de bois et une myriade de types de grain. Et, parce qu’elles sont fabriquées à partir d’un composé de bois et de biorésine, ces pièces présentent une fonctionnalité et une rigidité conformes au bois conventionnel. Nos pièces finies sont impossibles à distinguer des produits en bois fabriqués traditionnellement que vous trouveriez dans un magasin. Le processus de fabrication additive devient littéralement invisible. »

Étant donné que le marché mondial des produits finis en bois devrait atteindre 1,8 billion de dollars d’ici 2027, cela signifie évidemment de grandes choses pour Desktop Metal et l’industrie de l’impression 3D. Jusqu’à présent, l’impression 3D sur bois n’a été réalisée qu’à une échelle minimale, seuls FORUST et Emerging Objects ayant réellement démontré son potentiel. Sinon, l’impression 3D à partir de chutes de bois s’est limitée à l’extrusion de bureau à l’aide des différents filaments disponibles sur le marché, y compris ceux de Kai Parthy, qui a tout lancé avec Wood-LAY.

Rames imprimées en 3D avec Forust et dotées de différentes finitions. Image reproduite avec l’aimable autorisation de Desktop Metal.

Aujourd’hui, il semble tout à fait possible qu’un certain nombre d’entreprises d’artisanat du bois puissent se lancer dans l’impression 3D et produire des éléments architecturaux uniques, des meubles, des articles de luxe, des articles ménagers, etc. Il s’agit d’un tout nouveau monde qui n’était pas encore exploité par la fabrication additive. Pensez aux armoires, aux pommeaux de levier de vitesse des véhicules, aux incrustations en bois, aux tables, aux rames, etc. Ric Fulop, fondateur et PDG de Desktop Metal, a laissé entendre que l’entreprise envisage déjà des applications qui ne viennent probablement pas immédiatement à l’esprit, notamment le remplacement de pièces en plastique par du bois :

« Les applications des pièces en bois de Forust sont vraiment illimitées », a déclaré Fulop. « Il existe de nombreuses applications où les polymères et les plastiques sont utilisés aujourd’hui et que vous pouvez désormais remplacer de manière rentable par des pièces en bois fabriquées de manière durable – des composants luxueux et haut de gamme dans les intérieurs, l’électronique grand public, les instruments, l’aviation, les bateaux, les articles ménagers et, à terme, dans les applications de revêtement de sol et de toiture extérieure. Pour la première fois, nous pouvons produire de superbes pièces présentant la même durabilité et les mêmes caractéristiques que le bois fabriqué traditionnellement, mais imprimées à l’aide de matériaux recyclés, ce qui ne nécessite pas d’abattre ou de récolter des arbres. Avec Forust, nous avons la possibilité d’avoir un impact significatif sur les problèmes de durabilité, de changement climatique et de déchets que nous avons apportés à la planète en tant qu’humanité. Pour chaque arbre sauvé, nous réduisons l’empreinte carbone d’une tonne métrique sur sa durée de vie. »

La société a déjà commencé à vendre des articles de maison imprimés en 3D à l’aide du procédé Forust, en commençant par le designer industriel Yves Béhar. Ces articles comprennent un récipient, un plateau, un panier et un bol. Les fabricants et les designers peuvent commander des échantillons auprès de l’entreprise, en soumettant leurs propres modèles, ou ils peuvent commencer à travailler sur des partenariats à fort volume.

Les objets en bois imprimés en 3D conçus par Yves Béhar peuvent être achetés dans la boutique Forust. Image reproduite avec l’aimable autorisation de Desktop Metal.

« Nous voulons permettre aux concepteurs d’explorer facilement de nouvelles géométries complexes pour une grande variété de produits et d’applications en utilisant un matériau séculaire », a déclaré Jeffery. « À la fin de la vie du produit en bois, nous aimerions que les clients aient deux choix : le jeter et il se biodégradera avec le temps comme tout produit en bois, ou le déchiqueter et réutiliser le matériau dans de futures pièces grâce à Forust. Notre vision est celle d’un véritable processus de fabrication circulaire. »

Bien entendu, cette technologie présente un certain nombre d’avantages écologiques. L’impression 3D ouvre à elle seule la possibilité d’utiliser un inventaire virtuel, en produisant des biens à la demande plutôt qu’en vrac et en voyant les articles non achetés partir à la poubelle. L’avenir de la production distribuée pourrait faire de la production près du point d’utilisation une possibilité plus grande. Les processus additifs gaspillent également moins de matériaux que les processus soustractifs.

En outre, la possibilité d’imprimer en 3D avec des sous-produits de la production de papier et de bois permet évidemment de réduire encore les déchets et les composants en bois qui en résultent auront un impact moins négatif sur l’environnement lorsqu’ils seront éliminés. Ce type de réflexion est crucial pour une économie circulaire. Et si le bois peut être utilisé pour remplacer les polymères toxiques, c’est encore mieux.

Toutefois, il est également important de se rappeler qu’il ne s’agit pas d’un projet entièrement axé sur l’écologie. En mentionnant dans son communiqué de presse les revenus attendus du marché des produits finis en bois, Desktop Metal montre qu’elle est également attentive aux bénéfices qu’elle pourrait tirer de l’exploitation de ce segment. De cette façon, l’entreprise démontre la futilité du paradoxe de Jevons.

Pour les gains d’efficacité réalisés, davantage de ressources peuvent être détournées ailleurs. La compensation des déchets des fabricants de bois et de papier peut entraîner une augmentation de la consommation d’énergie liée à l’impression 3D, par exemple. Ou peut-être le paradoxe se produira-t-il à un niveau plus général : en occupant un créneau pour les articles en bois personnalisés imprimés en 3D, on crée un autre segment de fabrication qui stimule la croissance économique, ce qui entraîne une augmentation de la consommation et de la production, et donc une consommation accrue de ressources. En outre, il ne faut pas oublier que Desktop Metal propose déjà des technologies d’impression 3D de polymères et de métaux qui pourraient annuler les effets de son segment d’impression en bois.

Il serait toutefois difficile de blâmer cette entreprise ou cette initiative en particulier pour cet état de fait, car il s’agit d’un problème global et systémique. L’équipe de Forust fait manifestement de son mieux pour travailler dans le cadre de ce système et proposer ce qu’elle considère comme une solution durable. Indépendamment des impacts potentiels sur l’économie ou l’écosystème, les impacts immédiats sur l’impression 3D sont profonds. Et maintenant, je me demande si Desktop Metal ne va pas commencer à imprimer en 3D du sel et du caoutchouc recyclé ?

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