Entretien initialement publié dans le numéro de mai/juin 2022 de 3D ADEPT Mag. Les fonctions, l’offre et les projets décrits correspondent à cette période.
Fondée en 2019, MetShape a fait connaître son activité lors de l’annonce d’un financement d’amorçage d’AM Ventures. Celui-ci s’inscrivait dans le développement des investissements d’AM Ventures dans l’impression 3D industrielle.
L’histoire raconte que l’aventure de MetShape a commencé à la Hochschule Pforzheim dans le cadre d’un projet axé sur le recyclage des aimants. Même si les résultats n’étaient pas ceux escomptés, le projet a révélé le potentiel de la technologie LMM – le procédé de fabrication utilisé dans le cadre du projet – pour la production de composants métalliques de haute précision avec de très bonnes surfaces.
En 2022, MetShape proposait des services d’impression 3D de petites pièces métalliques, avec une spécialisation dans le procédé LMM et le frittage.
L’entretien porte sur le procédé auquel l’entreprise consacrait alors son activité : la fabrication de métaux par lithographie (LMM – en anglais lithography-based metal manufacturing). Le procédé LMM a été développé par Incus GmbH, une spin-off de Lithoz, tandis que MetShape est une spin-off de l’Institut des métaux précieux et technologiques de l’université de Pforzheim.
« Nous sommes spécialisés dans la production de composants métalliques imprimés en 3D à l’aide de la technologie LMM et nous sommes devenus des experts en frittage. En plus de la production de prototypes et de petites séries, nous offrons un service complet de développement d’applications et développons de nouveaux matériaux pour la FA basée sur le frittage. Cela nous qualifie en tant que spécialiste de la production industrielle de petits et micro composants métalliques de haute précision », déclare d’emblée Mike Schimmelpfennig, Business Developer chez MetShape.
Le déliantage et le frittage sont essentiels à cette approche. L’impression fournit une pièce intermédiaire ; sa transformation en composant métallique nécessite ensuite la maîtrise du cycle thermique et du retrait.
LMM, une approche indirecte de la FA
Dans le procédé LMM d’Incus, une poudre métallique est répartie dans un liant photosensible. La lumière durcit sélectivement ce liant, couche après couche, pour former une pièce crue. C’est le liant qui est photopolymérisé, et non le métal.
L’impression est suivie du déliantage, puis du frittage :
« Dans la première étape, la pièce crue est imprimée à partir d’un système de liant photopolymérique fortement chargé en poudre métallique. Dans un deuxième temps, la pièce crue est déliantée et frittée. Cela signifie que les polymères, qui ne sont nécessaires que comme liant temporaire à des fins d’impression, sont ensuite éliminés par solvant ou par la chaleur et le “compact brun” résultant est ensuite fritté à haute température pour fusionner les particules de poudre.
L’impression précise des pièces crues est essentielle pour la production d’une pièce entièrement fonctionnelle, mais c’est le processus de frittage qui détermine si cette pièce est dimensionnellement précise et de haute qualité. C’est pourquoi nous accordons également une grande importance au processus de frittage et nous sommes devenus des experts dans ce domaine », explique Schimmelpfennig.
Incus rapproche les propriétés des pièces obtenues de celles du moulage par injection de métal (MIM). Les performances dépendent toutefois du matériau, de la géométrie et du cycle de fabrication. La masse inférieure à 200 g citée dans l’entretien est un repère lié à l’offre présentée en 2022, pas une garantie universelle de précision ou de qualité.
Le post-traitement décrit par Incus comprend le retrait du liant, puis la densification par frittage. Le retrait dimensionnel doit être pris en compte dans la préparation des pièces.
« Nous sommes convaincus des possibilités et des nombreux avantages qu’offre la technologie LMM et nous y voyons donc un grand potentiel pour de nombreuses applications industrielles. De plus, nous pouvons offrir une expertise extraordinaire, car nous avons été activement impliqués dans le processus de développement de la technologie au sein de notre réseau de partenaires.
À l’avenir, notre savoir-faire unique dans la technologie de déliantage et de frittage, qui est le savoir-faire de base dans tous les processus de fabrication additive indirecte, offre la base idéale pour nous permettre d’étendre notre portefeuille technologique pour la production de composants métalliques précis », ajoute le représentant de la société.
Applications rendues possibles par le procédé LMM
Les domaines de la médecine et de la recherche ont été les premiers verticaux où nous avons découvert l’expertise de MetShape. Pour rappel, l’entreprise a soutenu les travaux de recherche du CIC nanoGUNE – le centre de recherche coopératif basque en nanosciences – en imprimant en 3D un modèle de virus de haute précision.
Les petites pièces métalliques complexes intéressent notamment le secteur médical. Le volume allant jusqu’à 10 000 pièces par an évoqué ici est un ordre de grandeur présenté dans l’entretien, à évaluer pour chaque géométrie et organisation de production.
« L’utilisation appropriée des technologies de fabrication additive est liée à certaines caractéristiques et contraintes des composants qui sont remplies par un grand nombre de produits de technologie médicale car ils ont souvent besoin de géométries complexes, d’une grande individualisation et d’une précision qui est généralement associée à de faibles volumes de production. En outre, les composants métalliques utilisés dans la technologie médicale sont parfois difficiles à usiner. Cette combinaison propose un champ d’application parfait pour la technologie LMM et les applications pour lesquelles le procédé LMM est adapté sont nombreuses.
La FA par frittage avec la technologie LMM peut être utilisée pour fabriquer des outils et des instruments complexes et filigranes, des implants individuels et même des filetages peuvent être imprimés de manière fonctionnelle. En outre, je tiens à préciser qu’il existe plusieurs applications qui ne peuvent être produites d’une autre manière avec la même qualité et la même précision. Nous imprimons également de nombreux prototypes pour des entreprises qui développent des instruments chirurgicaux, des outils ou même des implants. Le grand potentiel et le caractère unique de notre technologie sont confirmés par le fait que nous avons été contactés par plusieurs partenaires pour la même pièce parce qu’ils n’ont trouvé aucun autre fournisseur capable de produire la pièce demandée », souligne Schimmelpfennig.
Les prototypes, instruments et implants évoqués ne relèvent pas du même niveau de validation. Cet entretien ne démontre pas à lui seul la conformité ni l’aptitude clinique d’un dispositif médical donné.
Lorsqu’on lui demande si le procédé LMM présente plus d’opportunités pour le domaine médical que pour toute autre industrie verticale, Schimmelpfennig rappelle que l’utilisation de l’impression 3D dépend naturellement avant tout de l’ouverture des entreprises aux nouvelles technologies. En outre, il ajoute que, outre les applications médicales, la technologie LMM peut également convenir à d’autres secteurs tels que la bijouterie, la mobilité et la sécurité, ainsi que la technologie à haute fréquence.
Quelle est la prochaine étape pour l’entreprise ?
La technologie LMM est peut-être le seul procédé de FA utilisé par MetShape pour le moment. Toutefois, à l’avenir, nous pouvons nous attendre à ce que l’entreprise exploite d’autres technologies de FA qui seront basées sur la technologie de frittage. « Ces technologies offrent de nombreuses possibilités et permettent d’obtenir des résultats précis que les procédés de FA directes ne sont pas en mesure d’atteindre, en raison par exemple de l’effet d’escalier. Ce qui est formidable avec les technologies basées sur le frittage, c’est qu’elles suivent toutes le même schéma », conclut l’orateur.
Cette comparaison exprime l’appréciation de MetShape. L’effet d’escalier dépend de la discrétisation en couches, de l’orientation et de la géométrie ; les procédés indirects n’en sont pas automatiquement exempts.
Cette interview a été initialement publiée dans le numéro de mai/juin 2022 de 3D ADEPT Mag.
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