Entretien initialement publié dans le numéro de juillet/août 2022 de 3D ADEPT Mag, puis mis en ligne en octobre 2022. Les fonctions, moyens de production et projets décrits correspondent à cette période.
Je savais, dès le premier jour, que Conflux Technology était le genre d’entreprise que je suivrais de près dans ce secteur. Après un financement d’amorçage en 2017, elle a attiré mon attention en 2021 en clôturant un tour d’investissement de série A de 8,5 millions de dollars australiens pour développer des échangeurs thermiques imprimés en 3D. À l’époque, je n’avais jamais parlé au fondateur et CEO Michael Fuller. La raison pour laquelle je savais que je suivrais cette entreprise est que son activité réunit la conception et la fabrication d’échangeurs de chaleur par fabrication additive, et pas n’importe quelle application, celle que la plupart des fabricants d’imprimantes 3D métal vont créer pour démontrer les capacités de leur technologie.
Ça a l’air très simple, mais ça ne l’est pas. Lorsque j’ai échangé avec Fuller pour cet entretien de 2022, je n’ai pu m’empêcher de sourire en écoutant son histoire et le parcours de son entreprise. Sans le savoir, il m’a donné trois raisons supplémentaires de suivre Conflux, et en plus de ça, a discuté d’une idée fausse sur la fabrication additive d’échangeurs de chaleur.
Trois raisons qui peuvent susciter l’intérêt pour Conflux Technology
Je ne sais pas pour vous, mais je suis le genre de personne qui regarde au-delà de la qualité d’un produit dans les affaires. Pour que je reste fidèle à un produit ou à un service, je dois savoir quelque chose sur le fondateur ou les personnes qui se cachent derrière la marque, ou du moins il doit y avoir quelque chose que je respecte ou que j’apprécie dans la vision ou les valeurs de l’entreprise.
1. Saisir et créer les opportunités
« Il y a eu plusieurs circonstances différentes qui ont conduit à un moment créatif “ah ha” pour moi, après une carrière de plus de 15 ans dans l’industrie du sport automobile européen, poursuivant mon rêve d’enfance de concevoir des voitures de course. Je me suis retrouvé en Australie pour des raisons familiales et j’avais une cheville cassée. J’ai donc sorti mon ordinateur portable et je me suis mis à dessiner », a-t-il expliqué à 3D ADEPT Media.
2. Une expérience en conception et en sport automobile
« J’ai un passé d’ingénieur concepteur et j’ai été exposé à la fabrication additive dans l’industrie du sport automobile. J’ai également acquis une certaine expérience en matière de transfert de chaleur. De temps en temps, on a une bonne idée, et je voulais aller un peu plus loin pour voir si je pouvais obtenir une preuve de concept d’un point de vue de la faisabilité technique. À partir de là, j’ai décidé d’investir un peu d’argent pour fabriquer et tester quelque chose, et je me suis convaincu de continuer à aller de l’avant en termes de commercialisation. À ce moment-là, j’avais besoin de comprendre comment lancer et gérer une entreprise. J’ai donc fait tout un tas de recherches et je me suis mis directement au travail », il poursuit.
3. Agir sur le transfert de chaleur dans plusieurs secteurs
Les échangeurs de chaleur interviennent dans de nombreux systèmes : climatisation, réfrigération, refroidissement des moteurs ou électronique. Ils transfèrent de la chaleur entre des fluides, ou entre un fluide et une surface. Leur conception doit concilier transfert thermique, encombrement, pertes de charge et conditions d’utilisation.
Pour Fuller, « il est tellement omniprésent que la possibilité d’améliorer l’efficacité du transfert de chaleur signifie qu’il peut être transféré dans presque tous les secteurs que vous pouvez imaginer. Par exemple, l’amélioration de l’efficacité du transfert de chaleur peut permettre à votre avion de consommer moins de carburant pour le même vol. Vous pouvez y parvenir, que ce soit en réduisant le poids ou en réduisant directement la consommation de carburant. Dans le secteur automobile, si vous pouvez intégrer des composants dans des espaces plus étroits, vous pouvez améliorer la traînée aérodynamique globale et donc l’efficacité.
Dans le secteur de la microélectronique, si vous êtes en mesure d’évacuer plus efficacement la chaleur des puces, vous pouvez calculer davantage et plus rapidement. Cela a ensuite des répercussions – comme vous pouvez l’imaginer dans la recherche médicale et l’exploration spatiale – et dans toutes sortes de domaines. L’impact fondamental de l’amélioration de l’efficacité du transfert de chaleur ne s’arrête pas là. »
En outre, si on examine la manière dont les échangeurs de chaleur sont habituellement produits, on se rend rapidement compte que la fabrication traditionnelle peut impliquer une combinaison de brasage, de soudage, d’extrusion, d’usinage et de moulage. Dans l’un des processus manuels par exemple, s’il y a une défaillance entre l’un de ces joints de brasage, cela peut entraîner la défaillance de l’unité. Même si notre objectif n’est pas de faire une sorte de comparaison entre les processus de fabrication traditionnels et les processus de FA, il est juste de dire que sur le plan pratique, la FA apporte un certain nombre d’avantages qu’il est difficile de ne pas mentionner : la capacité de fabriquer des échangeurs de chaleur en un seul composant, la capacité de fabriquer des objets plus petits, plus légers, plus efficacement… Cependant, tout cela s’accompagne de son propre lot de défis.
De la conception à la production : à quoi ressemble le processus de fabrication chez Conflux
La conduction, la convection et le rayonnement sont les trois modes de transfert thermique. Leur importance relative varie selon l’échangeur et ses conditions de fonctionnement. La conception doit ensuite tenir compte des contraintes propres à la fabrication additive, au post-traitement et au contrôle de la pièce.
« Nous avons notre propre série de familles de produits, qui sont créées sur la base d’études de marché et de la compréhension des points sensibles de nos clients, certains d’entre eux ayant besoin de produits relativement prêts à l’emploi, mais hautement configurables. La définition du problème est le point de départ de notre processus de conception. Nous passons ensuite à la sélection du concept ou à un processus d’idéation dans lequel nous avons des ingénieurs experts en calculs et en modélisation multiphysique.
Nous avons également des ingénieurs de conception qui ont une longue expérience de la modélisation CAO. Nous exécutons nos simulations de modélisation physique sur un cluster de calcul interne à haute performance et utilisons les meilleurs outils tels que CATIA pour notre modélisation CAO. Ces équipes travaillent également avec les ingénieurs en charge des processus de FA qui se trouvent également en interne », explique le CEO de Conflux.
En ce qui concerne la fabrication, Fuller rappelle tout d’abord que « l’échangeur de chaleur présente une géométrie complexe avec des parois très fines et des distances fines entre les éléments. Très souvent, il s’agit de géométries internes à l’appareil ». « Et donc, ce que nous devions faire, c’était de nous assurer que nous avions une technologie qui pouvait imprimer des structures très denses, si hautement denses que nous pouvions avoir des parois étanches aux gaz séparant différents fluides de transfert de chaleur.
Nous devions également nous assurer que nous pouvions éliminer tout matériau résiduel du processus de fabrication, qui pourrait être complètement retiré. Par conséquent, si vous envisagez la fusion par faisceau d’électrons, cela ne convient pas, car vous ne pouvez pas obtenir la finesse de parois dont vous avez besoin et vous ne pouvez pas retirer la poudre interne sans avoir recours à des processus assez élaborés. Avec le procédé de jet de liant, on obtient une densité plus faible. »
Ces observations décrivent la sélection de procédés par Conflux pour ses géométries et ses moyens de 2022. Elles ne signifient pas que toute pièce obtenue par jet de liant est peu dense, ni que la fusion par faisceau d’électrons est exclue de toutes les applications thermiques. Étanchéité, épaisseur minimale, état de surface et évacuation de la poudre doivent être validés pour chaque conception.
Cette sélection a conduit Conflux à retenir la fusion laser sur lit de poudre métallique, ou LPBF, pour les applications décrites. L’objectif est d’obtenir les performances thermiques recherchées tout en permettant l’évacuation de la poudre résiduelle.
Les structures internes à parois minces peuvent augmenter la surface d’échange disponible. L’entretien évoque des épaisseurs de 0,1 mm ou moins : cette valeur dépend du matériau, de la géométrie, de l’orientation, des paramètres et des contrôles. Elle ne constitue pas une capacité garantie pour toute machine LPBF. Le développement des paramètres fait partie du travail des ingénieurs procédés de Conflux.
Un autre avantage intéressant qui est très souvent mis en avant est la capacité de la technologie à fournir des pièces plus légères. Cet avantage est tellement commun à la plupart des applications de FA qu’il pourrait être facile de penser qu’il s’agit d’une nécessité absolue dans toutes les applications « d’échangeurs de chaleur ». Fuller dit non à cette idée fausse :
« Beaucoup d’échangeurs de chaleur sont posés sur le sol et peuvent être montés sur de grandes dalles de béton. Les échangeurs de chaleur dans l’industrie de la production d’énergie, ou dans les énergies renouvelables à grande échelle, ou dans l’industrie nucléaire peuvent être aussi grands qu’une maison, les rendre plus petits dans ce cas peut être avantageux car il y a moins d’immobilier nécessaire, mais en termes de légèreté, ce ne sont pas toutes les applications d’échangeurs de chaleur.
Si vous regardez les différentes industries, vous pouvez commencer à voir où la légèreté est importante : l’aérospatiale, l’automobile, en particulier dans le secteur des sports motorisés, et de plus en plus de véhicules électriques. Tout ce que vous pouvez faire pour réduire le poids se traduit par une efficacité énergétique fondamentale. Si vous avez moins de poids, vous avez besoin de moins d’énergie pour déplacer l’objet. Et, vous savez, les ordinateurs portables, s’ils peuvent être plus légers, c’est mieux. »
Défis et objectifs présentés en 2022
En 2022, les collaborations annoncées avec Dallara Automobili et GKN Additive illustrent les débouchés visés. Fuller souligne néanmoins les difficultés de commercialisation après les investissements en recherche et développement. « L’industrialisation de la fabrication additive est encore assez naissante, et le coût des machines est encore très élevé. L’un des plus grands défis est de s’assurer que nous concevons et fabriquons des solutions pour les clients et les marchés qui sont dans la bonne position pour la maturité industrielle de la technologie habilitante que nous faisons », note Fuller.
Selon Fuller, la productivité progresse et les coûts diminuent au moment de l’entretien. Les applications de Conflux n’atteignent toutefois pas encore des centaines de milliers d’unités par an. L’entreprise cherche à réduire davantage le coût par pièce ; cette perspective ne constitue pas un résultat chiffré pour l’ensemble du secteur.
Dans les perspectives présentées en 2022, nous pourrions voir Conflux appliquer l’expertise qu’elle a acquise jusqu’à présent à d’autres domaines – une expertise qui se caractérise par « des parois minces et des géométries à haute résolution », selon les mots de Fuller. D’une certaine manière, c’était déjà envisagé en 2022, puisque l’un de leurs clients qui a mené à bien un projet sur les échangeurs de chaleur avec l’équipe travaille maintenant avec eux à la construction de substrats pour les convertisseurs catalytiques dans la technologie de réduction des émissions. « Il y a donc un transfert d’expertise en matière de géométries haute résolution fabriquées de manière additive », commente Fuller.
À plus court terme, Fuller présentait en 2022 les projets d’expansion suivants :
« Nous avons eu la chance d’avoir une première phase de l’entreprise installée à l’arrière de l’université Deakin à Waurn Ponds, Geelong. Ils ont une grande parcelle de terrain réservée à la fabrication avancée où les jeunes entreprises de fabrication avancée comme Conflux peuvent passer les premières années à s’installer, ce que nous faisons depuis près de cinq ans [maintenant]. À la fin de l’année, nous déménagerons dans des installations plus grandes, dotées d’une plus grande capacité de production et d’essais.
Nous sommes désormais présents sur le terrain dans nos principales régions clientes, avec des personnes basées au Japon qui couvrent le Japon, la Corée, l’Inde et la région Asie hors Australie. Nous avons une personne basée en Europe centrale, juste à côté de Munich, et nous sommes également sur le point d’avoir quelqu’un qui commence en Amérique du Nord. Nous sommes donc en train d’établir une empreinte mondiale. Cela nous permet d’être proches de nos clients, de partager les fuseaux horaires avec nos clients, ce qui est assez délicat depuis l’Australie. C’est vraiment une expansion sur tous les fronts, mais nos activités commerciales vont augmenter de manière significative dans les 12 à 18 mois à venir », le CEO de Conflux Technology conclut.
Cet entretien a été initialement publié dans le numéro de juillet/août 2022 de 3D ADEPT Mag.
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