Couche par couche vers plus de stabilité : Nouvelles possibilités pour l'impression 3D grâce au traitement par plasma intégré

Fonctionnalisation de surface via une source plasma intégrée à la fabrication additive. © Fraunhofer IST, Paul Kurze

La source de points plasma en action : traitement d'une pièce imprimée en 3D. © Fraunhofer IST, Paul Kurze / The plasma point source in action: treatment of a 3D printed component. © Fraunhofer IST, Paul Kurze

Les procédés de fabrication additive se caractérisent par le fait que les pièces sont construites couche par couche à partir, par exemple, de plastiques. L'adhérence entre les couches joue un rôle important, car elle influence considérablement la stabilité des pièces imprimées. À l'Institut Fraunhofer pour la technologie des couches et des surfaces IST, des sources de plasma sont actuellement en cours de développement, pouvant être intégrées dans les imprimantes 3D et permettant ainsi une modification chimique ciblée de la surface pendant le processus d'impression. Cela permet notamment d'obtenir une augmentation significative de l'adhérence, ouvrant de nouvelles possibilités pour la fabrication de pièces en 3D.

Grâce aux plasmas à pression atmosphérique, il est possible de traiter, nettoyer ou fonctionnaliser les surfaces de manière ciblée. La conception des sources de plasma est variable et peut être adaptée à l'application : du traitement précis de petites surfaces à la manipulation de substrats de plusieurs mètres de large, tout est possible. Selon le type de traitement, diverses fonctions peuvent être atteintes, telles que le contrôle de l'adhérence des vernis et des peintures ou une mouillabilité adaptée. Grâce à la combinaison du traitement par plasma à pression atmosphérique et de l'impression 3D, il est possible d'utiliser cette large gamme de fonctions également dans le domaine de la fabrication additive, ouvrant ainsi de nouveaux champs d'application pour l'impression 3D. Les possibilités d'utilisation sont variées : de la fabrication en petites séries avec modification de surface intégrée pour des étapes de traitement ultérieures telles que la métallisation ou le collage, à la production de pièces 3D plus stables, jusqu'à l'utilisation expérimentale des sources de plasma. Des applications possibles se trouvent dans l'industrie automobile, l'aérospatiale ou encore la technologie médicale.

Actuellement, à l'Institut Fraunhofer IST, une source de plasma dite « point de plasma » est utilisée, permettant de modifier avec une haute résolution des structures imprimées sur une surface relativement petite. Ce qui est particulier, c'est que cette source est suffisamment compacte pour être intégrée dans une imprimante 3D commerciale. Cela permet de réaliser le traitement par plasma directement après la déposition des couches, sans nécessiter de modifications majeures. L'objectif à long terme de ces travaux est l'intégration d'une source de plasma en anneau, placée directement autour de la buse d'extrusion, permettant ainsi un traitement pendant le processus d'impression.