Les brèves de l’impression 3D, 9 juin 2021 : CHAMPP, Université du Minnesota, GE, Silca, ExOne & Celwise

Les brèves de l’impression 3D, 9 juin 2021 : CHAMPP, Université du Minnesota, GE, Silca, ExOne & Celwise

Tout d’abord, dans cette édition de 3D Printing News Briefs, Alloyed a reçu une subvention pour la recherche sur l’AM hybride, et des chercheurs de l’Université du Minnesota ont développé un dispositif microfluidique sphérique imprimé en 3D. Par ailleurs, GE a terminé les essais de son premier moteur d’avion à cycle adaptatif XA100. Enfin, Silca imprime en 3D des supports d’ordinateur en métal pour ses vélos, et une entreprise suédoise utilise l’impression 3D par jet de liant d’ExOne pour créer des options plus durables pour les emballages et autres récipients.

Le consortium CHAMPP reçoit une subvention de recherche

Le consortium Casting-Hybrid-Additive-Manufacturing-Parts-Production, ou CHAMPP, a été lancé pour étudier une approche hybride de la production de composants automobiles, en considérant à la fois la fabrication additive et le moulage traditionnel. Le programme réunit l’expertise technique et commerciale de trois partenaires principaux – Alloyed, BCAST de l’université Brunel de Londres et Gestamp et sa société affiliée Autotech – afin de combiner la flexibilité de conception et de production de la fabrication additive avec les capacités de moulage à faible coût par pièce. Alloyed, qui apporte au consortium sa plateforme Alloy by Design (ABD) pour le moulage et l’AM, a récemment annoncé que le CHAMPP a reçu une subvention importante pour rechercher, développer et tester un nouveau processus de production hybride pour les composants automobiles standard, ainsi que pour créer de nouveaux alliages d’aluminium qui peuvent d’abord être moulés, puis développés afin de produire des caractéristiques complexes et/ou personnalisées par impression 3D.

« Nous sommes ravis de faire partie du programme CHAMPP et d’apporter notre expérience et notre expertise considérables au projet », a déclaré Sajjad Amirkhanlou, directeur de programme chez Alloyed. « Il est vital pour l’AM – si l’on veut qu’elle réalise son véritable potentiel – que les limitations de vitesse, de taille et de coût soient pleinement prises en compte. Grâce au programme CHAMPP, nous allons aborder ces questions de front en adoptant une approche multidisciplinaire et en combinant l’AM avec un processus de moulage efficace et optimisé. »

L’Université du Minnesota met au point un dispositif microfluidique sphérique en 3D

Des chercheurs de l’université du Minnesota sont les premiers à imprimer en 3D des canaux microfluidiques sur une surface incurvée, ce qui constitue l’étape initiale pour les imprimer un jour directement sur la peau afin de détecter en temps réel les fluides corporels (photo reproduite avec l’aimable autorisation du groupe McAlpine, université du Minnesota).

Une équipe de chercheurs de l’université du Minnesota, dirigée par le professeur Michael McAlpine, expert en électronique imprimée en 3D, a publié une étude sur ses travaux de développement d’un dispositif microfluidique sphérique en 3D, qui pourrait être utilisé pour automatiser les applications de découverte et de développement de médicaments. En imprimant en 3D des canaux microfluidiques sur une surface incurvée, nous nous rapprochons de l’impression directe sur la peau humaine pour la détection en temps réel des fluides corporels. Le Dr Ruitao Su, membre de l’équipe et associé postdoctoral au département de génie mécanique de l’université, a récemment participé à une séance de questions-réponses pour expliquer certains détails de ce travail.

« Ce projet a débuté avec l’objectif d’imprimer en trois dimensions (3D) des plateformes de biodétection multiplexées capables de détecter et de distinguer diverses bactéries contenant des lipopolysaccharides à haut débit et en temps réel. À cette fin, nous devions intégrer un ensemble de capteurs hétérogènes fonctionnalisés avec des molécules de sondage à des réseaux microfluidiques imprimés en 3D, capables de guider le flux d’analytes à travers les capteurs. Nous avons réalisé que les méthodes existantes d’impression 3D de dispositifs microfluidiques, telles que la stéréolithographie et l’impression à jet d’encre, ne pouvaient atteindre cet objectif sans introduire une contamination des capteurs. En d’autres termes, les résines résiduelles ou les matériaux sacrificiels présents dans ces dispositifs sont nocifs pour les capteurs fonctionnalisés et nuisent à leur efficacité pour la détection biochimique. Nous avons donc conçu et imprimé ce nouveau type de dispositif microfluidique qui forme des canaux creux et des chambres par extrusion d’encres viscoélastiques, qui peuvent être directement alignées et imprimées sur des microcapteurs et d’autres surfaces. Même si cette technologie a été mise au point pour la détection biochimique, elle peut être facilement transposée à d’autres applications telles que le dépistage des médicaments, les dispositifs de point-of-care, l’ingénierie tissulaire et même les vêtements personnalisés pour la surveillance de la santé », a déclaré le Dr Su à propos de la plateforme microfluidique de l’équipe.

« Ce qui permet l’impression de la microfluidique autoportante, c’est le comportement rendement-contrainte de l’encre viscoélastique, le gel de silicone. Cette propriété permet d’imprimer des parois minces et stables en empilant les filaments extrudés dans une certaine plage angulaire et évite l’effondrement structurel qui se produit dans d’autres méthodes d’impression. Nous avons conçu les parcours d’impression de manière à fermer les parois sur le dessus pour former des structures de canaux et de chambres. La résolution des canaux est contrôlée en spécifiant les distances entre deux parois debout opposées, ce qui s’est avéré être une méthodologie robuste et hautement répétable. »

GE termine les essais du moteur à cycle adaptatif XA100

GE a terminé avec succès les essais de son premier moteur à cycle adaptatif XA100, qui sont en cours dans son installation d’essais en altitude d’Evendale, dans l’Ohio, depuis décembre 2020. Le moteur XA100, qui est un produit de l’unité commerciale R&D de GE Edison Works, combine un cycle adaptatif avec des modes à forte poussée et à haut rendement, une architecture de troisième flux qui apporte un changement radical dans la capacité de gestion thermique pour une meilleure préparation au combat, et une utilisation majeure des technologies de composants avancés, notamment les composites à matrice polymère, les composites à matrice céramique (CMC) et la fabrication additive, pour apporter un grand changement dans les performances de propulsion de combat. Le comportement mécanique et les performances du moteur au cours des essais ont été conformes aux prévisions initiales et entièrement alignés sur les objectifs de l’Adaptive Engine Transition Program (AETP) de l’US Air Force, validant ainsi sa capacité à, comme l’a expliqué GE, « fournir une capacité de propulsion transformationnelle aux avions de combat. »

« Il s’agit de l’essai de moteur le plus lourdement instrumenté de l’histoire de GE et de l’US Air Force « , explique David Tweedie, directeur général de GE Edison Works pour les moteurs de combat avancés. « Nous avons été en mesure d’obtenir une immense quantité de données d’essai de haute qualité prouvant les capacités du moteur et démontrant un bon retour sur l’investissement de l’Air Force. L’Air Force a fait partie intégrante de l’équipe tout au long du processus de conception et d’essai. Cette participation intensive a été essentielle pour atteindre cette étape. Ce fut un partenariat et une collaboration incroyables ».

L’assemblage du deuxième prototype de moteur XA100 de GE a déjà commencé, et les essais devraient débuter plus tard cette année. Une fois qu’ils seront terminés, les principaux éléments livrables du programme AETP seront achevés.

Impression 3D de Silca – Supports d’ordinateur pour vélo en métal

L’année dernière, la marque italienne de vélos Silca a acheté une imprimante 3D dans le but d’imprimer en 3D des supports d’ordinateur en métal pour ses vélos, et le résultat est le nouveau Silca Mensola, imprimé en 3D avec du titane 6Al/4v qui est plus léger mais beaucoup plus résistant que l’aluminium. Le support pèse entre 27,5 et 38 g, selon le modèle, et fonctionne avec tous les ordinateurs Garmin et Wahoo. Le Mensola, qui est le premier produit commercial imprimé en 3D de la marque, prend trois jours à imprimer et se fixe au vélo avec deux boulons de potence, un design également utilisé par le F3 Form Mount. Le support de vélo en métal imprimé en 3D coûte 175 dollars.

Josh Poertner, PDG de Silca, a déclaré : « Il n’y a rien de plus excitant actuellement que l’impression 3D.

« C’est l’avenir de tout. Et l’impression 3D a une histoire environnementale unique, car il n’y a pas de déchets de matériaux excédentaires. En outre, je veux fabriquer de beaux produits qui durent éternellement, et je veux le faire pour vous, pour votre vélo.

« Nous n’avons pas inventé le support pour ordinateur ou un accessoire qui partage les trous de boulons de la potence. Mais ce que l'[impression] 3D nous permet de faire, c’est de créer une douzaine de modèles pour toutes les marques de potences. Nous pouvons fabriquer ces pièces à peu près dans n’importe quelle géométrie sur commande. « 

ExOne permet à Celwise de proposer une option durable

Au cours des dix dernières années, la société suédoise Celwise AB s’est employée à développer une technologie de pointe pour créer un système et un processus qui modifient considérablement la façon dont nous fabriquons et formons le papier. Cette technologie serait également beaucoup moins coûteuse, plus flexible et plus respectueuse de l’environnement que les autres procédés. La société utilise l’impression 3D à jet de liant métallique d’ExOne et des mélanges de pâte de bois spécialement conçus pour créer des produits résistants à l’eau et ressemblant à du plastique, qui pourraient potentiellement remplacer les produits en papier et en plastique pour une solution plus durable. L’imprimante utilisée par Celwise, ainsi que l’acier inoxydable 316L, est l’ExOne M-Flex.

« L’outillage unique Celwise, qui n’est fabriqué qu’avec l’impression 3D par jet de liant, est au cœur de cette nouvelle technologie renouvelable et biodégradable. Il y a trois types d’outils dans chaque machine – le formage, le transfert et le pressage – pour produire des biens qui vont bouleverser l’industrie du papier et du plastique », a écrit ExOne dans un billet de blog.

« Cette nouvelle application est une technologie de pointe en matière de moulage de fibres, représentant l’utilisation judicieuse des technologies du 21e siècle pour remplacer les technologies et les processus du 19e siècle. Le produit final est supérieur aux produits en fibre moulés traditionnellement à plusieurs égards. »

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