Il y a cinq ans, la fabrication additive gagnait en popularité à un rythme si rapide que les opérateurs pouvaient difficilement imaginer tous les défis qu’ils pouvaient rencontrer en manipulant les poudres. À la même époque, Granutools, une société belge, faisait ses débuts sur le marché dans le but de répondre « aux besoins industriels en matière d’instruments précis, répétables et indépendants des opérateurs, avec des connaissances physiques claires ». La mission des fondateurs, Filip Francqui et Geoffroy Lumay, était donc très simple : combler le fossé entre les systèmes coûteux liés aux cellules de cisaillement d’une part, et les dispositifs manuels d’autre part.
Étonnamment, cette mission a conduit les fondateurs et leur équipe à la fabrication additive. Pour découvrir comment et quelle expertise ils apportent à l’industrie de la FA, nous avons invité l’entreprise dans cette série d’Opinion de la Semaine. Filip Francqui, directeur général de Granutools, est notre invité dans cette Opinion de la Semaine.
Avec plus de 20 ans d’expérience dans le domaine des instruments de précision, Filip Francqui a joué un rôle essentiel dans la gestion des marchés locaux et internationaux pour différents fabricants d’équipements. Son expertise couvre les domaines d’activité des semi-conducteurs, de la microscopie électronique et des nanotechnologies. Son intérêt pour la recherche d’applications pertinentes pour les instruments a conduit le physicien à sensibiliser à l’importance de la caractérisation des poudres pour la FA. Toutefois, le directeur général est fier de pouvoir compter sur une équipe qui s’engage à comprendre et à répondre aux besoins spécifiques de chaque client.
Quels sont les services offerts par Granutools ?
Nous fabriquons des instruments de laboratoire et industriels avancés pour caractériser le comportement des matériaux granulaires. Les méthodes d’essai sont basées sur des caractéristiques physiques à l’échelle macroscopique. Nos instruments aident à réaliser des techniques de mesure précises et répétables pour les poudres. Nous mesurons la dynamique de conditionnement, la fluidité et l’électrostatique des poudres.
Nous développons et commercialisons une large gamme d’équipements à cette fin, mais nous sommes également une équipe d’experts dédiée aux entreprises qui recherchent simplement des services de mesure et des conseils spécifiques sur les procédés et les matériaux.
Quels types d’industries tirent parti de votre expertise ?
En règle générale, toute industrie qui pourrait rencontrer des problèmes avec la manipulation de poudres pourrait faire appel à nos services. L’industrie de la FA, l’industrie pharmaceutique ainsi que l’industrie des biens de consommation sont les principaux secteurs que nous ciblons.
Comment l’entreprise a-t-elle fait ses débuts dans l’industrie de la FA ?
Par accident, car les professionnels recherchaient un test de dispersion des poudres réussi/échoué. Ils voulaient savoir si la poudre s’étalait bien ou non. Un test de 5 minutes permet de vérifier cette aptitude à la dispersion et c’est ce que nous faisons. Une fois que nous avons déterminé l’aptitude la dispersion de la poudre, il devient beaucoup plus facile pour l’entreprise de trouver une solution pour surmonter son problème. Au fil du temps, nous avons acquis une expertise spécifique dans les secteurs de la santé et de l’industrie médicale où la FA change la donne.
Comment réalisez-vous un tel test ?
Tout d’abord, il convient de noter que, pour tout procédé de fabrication à base de poudre, la technique de mesure utilisée pour caractériser la poudre doit être aussi proche que possible du procédé. Cela signifie que l’on doit pouvoir comparer l’état de contrainte et le champ d’écoulement de la poudre à la fois dans la cellule de mesure et dans le procédé.
Comme nos instruments sont de bons proxys pour le processus de FA, nous mesurons la cohésion de la poudre à des vitesses comparables. Sur la base des résultats obtenus lors du test de l’échantillon de la matière première, nous pouvons déterminer si un matériau spécifique possède ou non les bonnes propriétés pour être traité par une imprimante 3D.
L’expérience nous a appris que l’emballage est également un ingrédient clé d’un bon matériau d’impression 3D car il peut être lié aux propriétés mécaniques de la pièce finale.
Une couche non homogène peut provoquer des fissures, des variations de densité et une mauvaise finition de surface. Par conséquent, une poudre à faible cohésion sera plus facile à étaler, mais cette poudre peut être moins stable, couche après couche, d’où la nécessité de trouver un équilibre parfait entre la cohésion et la dynamique de l’emballage.
L’un des outils que nous avons mis au point pour optimiser le flux du procédé de FA est une méthode automatisée de mesure de la fluidité de la poudre, basée sur le principe du tambour rotatif. Baptisé Granudrum, il évalue la capacité d’étalement de la poudre et prend en compte la friction entre les grains, la forme des grains, les forces de cohésion (Van der Waals, forces électrostatiques et capillaires) entre les grains.
A quel point la caractérisation des poudres est-elle importante dans un procédé de FA métallique ?
Les propriétés des poudres sont cruciales pour favoriser l’adoption de la FA dans la fabrication en volume, ce qui signifie que la caractérisation des poudres est un MUST pour tout processus de fabrication à haute valeur ajoutée. C’est également une approche incontournable pour tout opérateur qui exploite des matériaux coûteux ou des matériaux à l’échelle. Cette approche peut être adoptée pour tous les types de poudres de FA : polymère, métal et céramique. Chez Granutools, nous avons développé un certain nombre de méthodes de mesure pour répondre à tous les besoins dans le traitement industriel des poudres et des matériaux granulaires.
La caractérisation des poudres est actuellement examinée par divers organismes de normalisation afin de garantir de bonnes pratiques de fabrication. La prise de conscience s’est accrue au cours des dernières années.
Quelle est l’importance de la caractérisation des poudres dans un processus de FA ?
La caractérisation des poudres permet à l’opérateur de garder le contrôle de sa chaîne d’approvisionnement et de la qualité du produit, sans compter qu’il peut gagner du temps dans les cycles de développement des produits qui nécessitent de nouveaux matériaux.
Dans la chaîne d’approvisionnement de la FA, la poudre est utilisée par le producteur, puis par le fabricant de l’imprimante 3D, avant d’être utilisée par le client (celui qui produira la pièce). Comme un problème peut survenir à n’importe quel stade de la chaîne d’approvisionnement et du processus d’impression, il est essentiel de vérifier la possibilité de distribution du matériau afin de savoir exactement où le problème se produira.
Quelle est la prochaine étape pour Granutools ?
Nous avons étudié plus en détail l’impact de l’environnement sur le comportement des poudres. Par exemple, nous avons analysé le comportement de la poudre lorsque la matière première a absorbé de l’humidité due à une variation de température ou lorsque la poudre est chauffée avant d’être étalée en couche mince. C’était tellement passionnant que nous avons développé de nouveaux instruments pour répondre à ces objectifs. En septembre, nous lancerons une nouvelle plateforme. Restez connectés !
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