Provenant à la base d’une formation en métallurgie, et ayant débuté ses travaux en impression 3D il y a plus de 15 ans sur des technologies SLM ou EBM, c’est tout naturellement que Hervé a compris le potentiel des technologies de fabrication additive par granulés (FGF). Suite à un appel d’offre public, son choix s’est porté sur la technologie PAM avec l’acquisition d’un système Pam Series MC.

Il nous dévoile : « L’idée n’était pas de créer un Fablab, mais surtout de se positionner sur notre savoir-faire qui est la relation matériaux-procédés. C’est-à-dire le lien entre la propriété matière et le procédé de mise en œuvre, en l’occurrence les procédés de mise en œuvre par impression 3D. A ce jour nous disposons de trois grandes familles de technologies : une technologie résine (avec quelques systèmes SLA, DLP ou MSLA) ; des imprimantes FDM utilisant du filament ; et bien entendu la technologie qui fait notre originalité, la technologie PAM utilisant des granulés. Nous disposons d’une imprimante 3D Pam Series MC, donc en version haute température offrant la possibilité de mettre en œuvre des matériaux métalliques, c’est d’ailleurs la raison principale pour laquelle nous avons porté notre dévolu sur ce modèle. »

L’impression 3D par granulés, alliée à un outil de formation performant pour servir de supports d’enseignement

Hervé nous explique comment il arrive à s’appuyer sur les imprimantes 3D Pam pour transmettre ses connaissances en termes de fabrication additive, éveillant et nourrissant un intérêt pour les technologies d’impression 3D auprès de ses étudiants.

Il précise : « J’utilise principalement ce type d’imprimantes industrielles dans une démarche de démonstration lors de mes cours. En effet, autant sur des petites imprimantes 3D de type FDM ou SLA, un simple tutoriel est nécessaire ; mais sur un système complet et poussé tel que la Pam, il faut déjà avoir un réflexe de plasturgie. Lors de mes enseignements, je lance donc une impression en début de séance (je choisis une pièce qui s’imprime sur la durée du cours), je montre préalablement comment remplir les granulés dans les cartouches matières, comment extruder du fil en préparation de l’impression, puis le cours reprend son déroulé habituel. »


Ainsi, tout en s’appuyant sur l’imprimante Pam comme support de démonstration pour ses enseignements, Hervé fait régulièrement circuler dans les rangs de ses élèves des pièces techniques imprimées sur celle-ci.

Il enchaîne : « Néanmoins, cette année j’implique également certains étudiants de façon plus approfondie sur des projets spécifique de long terme. Cela me permet de vraiment prendre le temps de les former sur l’imprimante 3D Pam. Ils ont tout le loisir de parcourir la plateforme de support et de formation alimentée par Pollen AM afin d’étoffer leurs connaissances en fabrication additive et de monter en compétence en parallèle de mes enseignements. Ces projets nous permettent de prendre le temps et d’avancer étapes par étapes. »


En effet, pour accompagner l’utilisation de son imprimante 3D Pam, l’INSA Strasbourg a accès à la plateforme d’E-learning et de partage de connaissances de Pollen AM : « J’utilise beaucoup la plateforme de formation, que ce soit pour moi-même, ou dès lors que j’implique des étudiants sur des projets concernant la Pam. Je n’ai pas pour habitude de manipuler la langue de bois, quand quelque chose ne va pas, je le dis ; et honnêtement, je trouve cette plateforme de formation très utile et bien faite ! »

Pam Series MC, une imprimante 3D adaptée à la recherche académique...

La problématique principale de l’INSA Strasbourg fut de trouver une technologie d’impression 3D permettant de mettre en forme des pièces métalliques, sans avoir pour autant à employer de la poudre libre ou des sources d’énergie de type faisceaux laser et canons à électrons, par soucis de sécurité et de confort pour les étudiants.

En effet, au lieu d’utiliser de la poudre volatile comme matière première, la technologie PAM inspirée du moulage par injection utilise des granulés, encapsulant ces poudres métalliques ou céramiques dans une gaine de liant. Cela permet entre autres un stockage plus aisé de ces matériaux, ainsi qu’un risque réduit d’inhalation ou d’irritation pour les opérateurs.

Hervé nous précise : « J’ai supervisé une étudiante qui a travaillé sur le sujet des pièces métalliques imprimées en 3D par granulés et filaments. On a traité principalement de matériau Acier Inoxydable 316L, et la prochaine étape serait le Cuivre, notamment en observant les alternatives offertes par les granulés de MiM, matériaux fournis par PolyMiM. »

Il explique ensuite le travail effectué : « J’ai actuellement une application potentielle en tête, à propos de micro-échangeurs thermiques. L’idée de cette dernière serait de créer une nouvelle génération d’échangeurs thermiques en miniaturisant la structure au maximum tout en conservant des surfaces d’échange les plus grandes possibles. »

« Nous sommes actuellement en train de travailler sur des modèles de CAO pour les rendre compatibles avec l’impression 3D et les étapes de déliantages et frittages nécessaires. Pour ces étapes de post traitement, nous allons dans un premier temps faire appel à un prestataire de services. »

« Nous travaillons également en parallèle avec la même étudiante sur des structures chirales, initialement imprimées en SLM du fait des très petites dimensions des pièces, mais prochainement sur imprimantes Pam. »

« On parle ici de structures chirales, mais il existe aujourd’hui de très nombreuses structures différentes imprimables en 3D, comprenant les structures lattices ou Voronoï par exemple ! »

...tout en répondant à des applications industrielles variées avec l’impression de thermoplastiques souples, performants ou chargés !

Hervé nous présente ensuite un aperçu de ses différents projets en cours : « En ce moment je m’occupe d’un projet de production de pièces pour un industriel [Confidentiel] qui implique un étudiant ayant effectué un stage chez Pollen AM, et qui est donc déjà formé sur imprimantes Pam. »

« Nous allons effectuer des pré-essais sur deux types de pièces souples imprimées sur Pam, dans un matériau TPE Shore 00 fourni par Kraiburg TPE ainsi que dans un matériau TPE 35 Shore D fourni par BASF. L’objectif étant de produire deux pièces finales qui rempliront le rôle de barrettes de protection sur une charrette tractée par un vélo, on utilise des TPE dans une optique d’absorption des chocs. »

Pollen AM fut la première entreprise à mettre en avant sa capacité de production de pièces imprimées en 3D à base de matériau TPE Shore 00, permettant ainsi de mettre en forme toute l’échelle de dureté Shore des TPE !

Hervé continue : « Nous aurons également des pièces de structures à produire pour la même entreprise, imprimées dans un matériau rigide PA HT chargé en fibres de carbones fourni par Lehmann&Voss&Co.»

En effet, Pam Series MC, du fait de sa très grande versatilité, permet également de mettre en forme des matériaux de performance et haute performance chargés en fibres, tel que le Polyamide 6.6 Haute Température, chargé à 15% de fibres de carbone. Ce matériau possède une très bonne tenue mécanique grâce à la présence des fibres de carbone entrant dans sa composition, ainsi qu’une excellente résistance thermique à hautes températures. Ces propriétés en font un matériau de choix pour les pièces finales mécaniques soumises à de fortes contraintes.

L’impression 3D au service de projets de recherche complexes concernant des applications mécaniques

L’un des avantages des imprimantes 3D Pam est la possibilité d’accueillir jusqu’à 4 extrudeuses sur une même imprimante 3D, permettant ainsi l’impression en une seule fois de pièces multi matériaux. L’utilisateur peut par exemple combiner les propriétés de différents élastomères, répondant ainsi à un large éventail de besoins et d’applications industrielles.

Hervé nous explique : « On a commencé à travailler assez récemment sur les impressions multi-matières avec la Pam, concernant des systèmes d’accouplement mécanique. Nos travaux portent sur une structure bi-matières, comportant une zone d’accouplement aux axes et aux arbres conçus en matériau rigide, et une zone intermédiaire imprimée en TPU, pour apporter de la souplesse au système. L’idée serait de créer des cardans modernisés sur Pam, pour cela je m’aide des tutoriels de la plateforme d’e-learning et de formation de Pollen AM pour monter en compétence sur du bi-matériaux. »

On peut ici imaginer des applications pour l’industrie automobile ou même ferroviaire, qui reposent beaucoup sur ce genre de pièces mécaniques alliant souplesse et rigidité pour mieux transmettre l'énergie et la puissance du moteur jusqu'aux roues motrices.

Il enchaîne ensuite : « L’étape d’après serait progressivement de mettre en forme des polymères de hautes-performances, offrant des résistances mécaniques élevées à hautes températures, puis de la céramique technique sur le plus long terme. »

Restez aux aguets pour les prochaines parutions !

Ce fut un réel plaisir pour nous de recueillir le passionnant témoignage d’Hervé Pelletier, et nous le remercions pour tous ces détails concernant ses applications et projets sur Pam.

Hervé exerce également une activité de conseil scientifique et technique en impression 3D, que ce soit pour répondre à des besoins de production de pièces fonctionnelles, d’installation de systèmes d’impression 3D, de formations associées, etc. Alors si vous éprouvez ce type de besoins, n’hésitez pas à contacter Hervé directement sur Linkedin (Indip3D) ou directement par email à indip3D@gmail.com!

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