Il n'est pas difficile de comprendre pourquoi certaines des plus grandes entreprises du monde ont récemment fait d'énormes investissements dans l'impression 3D métal. La fabrication de pièces métalliques à grande échelle oblige actuellement les entreprises à naviguer dans des chaînes d'approvisionnement mondiales complexes qui prennent une part inévitable du résultat net.

Cependant, le coût, complexité, et le temps associé à l'impression 3D sur métal a permis de garantir que la marque de la technologie sur l'industrie manufacturière de plusieurs milliards de dollars reste minime.

Desktop Metal travaille à changer cela. Plus tard cette année, la société commencera à expédier les premières versions de son système de production, une imprimante 3D pouvant en produire jusqu'à 100, 000 pièces métalliques à un coût et une rapidité compétitifs avec les méthodes de fabrication traditionnelles. Le premier produit de l'entreprise, le système de studio, amélioré la sécurité, la vitesse, et le prix des prototypes d'impression 3D et de petits lots de pièces métalliques.

"La fabrication de métaux est l'un des principaux moteurs de la fabrication en général, et la fabrication est le moteur du monde, " déclare A. John Hart, co-fondateur de Desktop Metal, professeur agrégé au département de génie mécanique du MIT et directeur du laboratoire de fabrication et de productivité. "L'impression 3D est une technologie étonnante en termes de capacités et de la façon dont elle remodèle le cycle de vie du produit, mais nous en sommes à un stade si précoce que des processus innovants sont nécessaires pour ouvrir les vannes."

Dans la poursuite de cet objectif, l'équipe fondatrice, qui comprend quatre professeurs actuels du MIT et un ancien élève de la Sloan School of Management, a supervisé un degré d'innovation remarquable qui a conduit l'entreprise à déposer ou à être en train de déposer plus de 200 brevets.

Cette innovation peut aider à expliquer pourquoi Desktop Metal a connu une trajectoire sans précédent depuis sa fondation en 2015. Le Journal des affaires de Boston rapporte que l'été dernier, elle est devenue la société la plus rapide de l'histoire des États-Unis à atteindre une valorisation d'un milliard de dollars, en voie de lever 277 millions de dollars en capital de risque.

L'industrie manufacturière centenaire peut sembler une cible redoutable pour une si jeune startup, mais les bras d'investissement des géants de l'entreprise tels que Google, Gué, BMW, et GE ont financé Desktop Metal en pariant que l'entreprise peut perturber l'industrie à une échelle jamais vue auparavant dans le monde de l'impression 3D.

Une opportunité en or

En 2012, Ric Fulop MBA '06 était associé général chez North Bridge Venture Partners lorsqu'il a vu une opportunité commerciale dans le fait que les processus actuels d'impression 3D sur métal étaient beaucoup trop lents pour la production de masse et beaucoup trop chers pour le prototypage. Il a passé les trois années suivantes à chercher la bonne entreprise pour s'attaquer à ces problèmes avant de décider de créer lui-même l'entreprise.

Conscient des énormes défis techniques qui l'attendent, Fulop a décidé de réunir une équipe de personnes qui ont passé leur carrière à faire progresser les domaines liés à l'impression 3D, y compris la science des matériaux, Conception de la machine, automatisation, et logiciels.

Les six personnes avec lesquelles il a fondé l'entreprise sont Hart; Professeur Kyocera de science et d'ingénierie des matériaux Yet-Ming Chiang; science et génie des matériaux Professeur Christopher Schuh; et le professeur de génie mécanique Ely Sachs, l'un des premiers pionniers de l'impression 3D qui a inventé la méthode largement utilisée d'impression par jet de liant. Les autres co-fondateurs sont Rick Chin, vétéran des logiciels de conception assistée par ordinateur, et Jonas Myerberg, qui a travaillé avec Fulop dans une entreprise précédente et occupe actuellement le poste de directeur de la technologie de Desktop Metal.

"Nous nous sommes réunis et avons dit, 'Commençons à inventer, ' et ce fut une expérience incroyable, " se souvient Hart. " Desktop Metal n'est sorti de la propriété intellectuelle d'aucun de nos laboratoires. C'était une équipe fondée autour d'une opportunité et d'une vision qui nécessitait alors une invention et une innovation rapides dans le contexte des besoins du marché."

Parmi les percées de l'équipe figurait une technique d'impression appelée dépôt de métal lié, qui fonctionne par extrusion de poudre métallique mélangée à un liant, d'une manière similaire au processus couche par couche qui est courant dans l'impression 3D plastique. Les pièces sont ensuite placées dans un décanteur, où un fluide exclusif dissout le liant, avant d'être frittées et densifiées dans un four.

Le dépôt de métal lié fonctionne avec bon nombre des mêmes alliages que le procédé de moulage par injection de métal (MIM) largement utilisé dans la fabrication depuis les années 1980, y compris l'acier inoxydable, le cuivre, et titane.

"Nous avons transformé l'impression 3D en métal en quelque chose de bureautique que vous pouvez mettre n'importe où, ", dit Fulop. "Vous n'avez qu'à le brancher et vous pouvez fabriquer des pièces métalliques."

Le Studio System a rendu l'impression 3D pratique pour le prototypage de bureau et la production à faible volume. Mais pour que Desktop Metal puisse faire face au marché mondial de la fabrication, l'entreprise avait besoin de réinventer davantage le processus d'impression.

Le système de production de l'entreprise exploite une autre technique exclusive appelée jet en un seul passage, un processus complexe mais lisse à l'extérieur dans lequel une tête d'impression avec des unités d'épandage de poudre de chaque côté glisse d'avant en arrière sur une zone de construction. A chaque passage, l'imprimante dépose des couches précises de poudre métallique avant de projeter un liant sur la poudre. Chaque couche de poudre est aussi fine qu'un cheveu humain.

Selon l'entreprise, le système est l'imprimante 3D métal la plus rapide au monde, 400 pour cent plus rapide que le système à jet de liant le plus proche et 100 fois plus rapide que les imprimantes laser d'aujourd'hui.

"Une grande partie de l'inaccessibilité jusqu'à présent a été le coût et la vitesse d'impression, " dit Hart. " Si vous avez déjà vu une pièce métallique en 3D être imprimée… certaines plantes poussent plus vite. "

Un brillant avenir

Fulop estime que deux douzaines de systèmes de production seront expédiés en 2019 alors que l'entreprise continue de se développer. Avec les commandes qui affluent, de nombreux clients de Desktop Metal cherchent à acheter plusieurs systèmes pour imprimer à des volumes bien supérieurs à 100, 000 pièces.

Toujours, on ne sait toujours pas dans quelle mesure l'impression 3D perturbera le traitement des métaux grand public dans un proche avenir. Procédés de fabrication traditionnels, comme le casting, ont leurs avantages pour créer des pièces relativement simples à des volumes élevés.

« Quand les gens disent que l'impression 3D représentera 20 ou 40 % de la fabrication dans un certain nombre de décennies, Je pense, 'Probablement pas, ' puis, 'Il est trop tôt pour le dire, '" Hart reconnaît. "Cela dit, il est si tôt que je suis convaincu que l'industrie de la fabrication additive sera multipliée par 10 ou 100 au cours des cinq à dix prochaines années."

Mesurer l'impact de l'impression 3D métal à l'aide du volume des ventes de machines et de matériaux actuels sous-estime probablement sa vraie valeur. Les capacités uniques de l'impression 3D devraient découvrir de nouvelles options pour les ingénieurs et les concepteurs qui tentent de fabriquer des objets tels que des moteurs d'avion plus efficaces et des structures automobiles plus légères.

"L'impression 3D vous permet de transformer la complexité en simplicité, " explique Hart. " Considérez combien de produits nécessitent l'ingénierie simultanée et l'assemblage éventuel de nombreuses pièces, et comment les contraintes de conception et la logistique de fabrication façonnent la façon dont nous développons des produits. L'impression 3D vous permet de consolider les assemblages en pièces uniques, et conception pour des performances optimales. Ne penser qu'au coût de l'impression 3D ignore la valeur incroyable débloquée par les nouveaux designs, et par la rapidité et la flexibilité des opérations. Quand vous pensez à ces aspects main dans la main, vous voyez la vraie percée."

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.