Histoires de réussite

Technologie révolutionnaire d’impression industrielle 3D inspirée d’une invention du 19e siècle

A man inspecting the results of a 3D printer
Luka Morita inspecte la performance de l’impression 

L’innovation du 21e siècle d’une entreprise en démarrage d’Edmonton porte l’impression 3D industrielle à un tout nouveau niveau à l’aide d’un procédé de liaison simple qui imite le mécanisme des fermetures éclair du domaine des textiles, une invention du 19,e siècle.

ZiprPrint, l’idée originale de Mohammad Khondoker, chef de l’exploitation, est en mesure d’imprimer à partir de plusieurs matériaux, des polymères aux métaux. Par la suite, ceux-ci sont liés au moyen d’un procédé d’interverrouillage, un peu comme une fermeture éclair.  

Le système exploite une technologie inspirée de la microfluidique combinée à un dépôt de filament fondu (procédé FDM), une technique de fabrication additive de type extrusion. Tout comme une technologie de pistolet à colle très évoluée, les procédés FDM créent des pièces en agençant des couches de plastique fondu obtenu à partir de pastilles. L’innovation de ZiprPrint est l’utilisation d’un système à un seul orifice capable de superposer par couche plusieurs matériaux et d’en changer la composition en continu lors de l’impression.  

« Notre technique d’impression mécanique par interverrouillage augmente la force de liaison de plus de 40 % entre des matériaux disparates », indique M. Khondoker. « Cela améliorera grandement la performance des impressions de pièces à partir de polymères et de matériaux multiples. »  

M. Khondoker n’avait pas l’intention de concevoir un nouveau type d’imprimante 3D lorsqu’il a commencé ses travaux de doctorat au laboratoire de recherche de Dan Sameoto à l’Université de l’Alberta en 2014. L’équipe souhaitait produire une antenne extensible constituée de composants flexibles et rigides. Toutefois, elle a été confrontée au problème qu’il n’existait pas d’imprimante commerciale capable d’utiliser du caoutchouc ou d’autres matériaux « intelligents ». L’équipe a alors décidé de créer une telle imprimante.  

« Notre technique d’impression augmente la force de liaison de plus de 40 % entre des matériaux disparates. Cela améliorera grandement la performance des impressions de pièces à partir de polymères et de matériaux multiples. » 

« J’ai passé les trois premières années de mon doctorat à essayer de créer une imprimante », affirme Mohammad Khondoker. « Cela a représenté un énorme défi. » 

À l’aide d’un logiciel de CAO offert par CMC Microsystèmes, l’équipe a développé la technologie intermixer (en instance de brevet) qui peut mélanger des matières plastiques rigides à du caoutchouc étirable à partir d’un seul processus d’impression rapide. L’appareil peut imprimer directement à partir des pastilles de thermoplastique brutes au moyen d’un extrudeur autonome pouvant faire fondre les polymères rapidement. Il offre une impression très rapide, tout en permettant d’intégrer des filaments traditionnels. Il s’agit d’une capacité unique pour les systèmes d’impression FDM actuels.  

« Cela a ouvert tout un monde de possibilités d’impression, où il est possible de créer des produits qui combinent des matériaux thermiques ou optiques de façon adaptative, avec d’autres parties faites de plastique rigide », ajoute le professeur Sameoto, qui est également le directeur principal des technologies de ZiprPrint. « Il s’agit d’une réelle impression 3D FDM avec plusieurs matériaux. »  

Le projet a connu un grand succès, à un point tel qu’elle a décidé de le commercialiser et d’assurer le financement à partir de sources privées, du programme Alberta Innovates et du CRSNG afin d’ajouter de nouvelles capacités et de créer de nouveaux produits. ZiprPrint travaille actuellement à affiner un prototype de l’imprimante avec l’aide du diplômé récent, Luka Morita, et recherche des investisseurs.   

M. Khondoker a reçu la bourse d’études supérieures Alexander Graham Bell Canada du CRSNG et la bourse d’études supérieures du Alberta Innovates.  Il a également reçu des conseils de la part d’investisseurs et d’entrepreneurs d’expérience lors des événements Inventures, un salon d’innovation annuel en Alberta, et ADMACOM à Berlin (Allemagne). Il travaille en étroite collaboration avec le chef de la direction, M. Adam Ostashek.  

Une application potentielle de la technologie concerne la robotique et les prothèses, avec des structures plus souples et complexes, y compris les muscles artificiels, précise M. Khondoker. « Avec une configuration évoluée, cette imprimante offre un taux d’extrusion d’un kilogramme de pastilles par heure, comparativement à cent grammes par heure pour les autres imprimantes utilisant des pastilles. Un tel appareil pourrait servir aux entreprises qui utilisent l’impression 3D pour produire des produits volumineux ou complexes. »  

Le groupe du professeur Sameoto collabore avec le Rehabilitative Research Centre de l’Université de l’Alberta afin de produire des prothèses avec capteur intégré pour améliorer la qualité de vie des patients. 

« Nous n’ambitionnons pas entrer en concurrence avec les imprimantes qui créent des articles, comme des bouchons ou des porte-clés », explique-t-il. « Notre marché cible dans l’industrie du plastique concerne les produits à faible volume de production et à valeur élevée. »  

Crédit photo: John Ulan, Photo Features  

décembre 2022

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