Pourquoi remplacer les pièces en aluminium avec la fibre de carbone Markforged ?

Écrit part Bastien le 19 octobre 2021

Bastien de Neofab

BASTIEN

Bastien est ingénieur application chez Neofab.
Expert en impression 3D, notamment en matériaux, il a également une excellente maîtrise de la CAO.
Il livre ses conseils dans ses articles pour vous permette d'appréhender les différentes solutions d'impression 3D industrielles.

 

Depuis quelques mois, une importante hausse de prix de l’aluminium a été remarquée. Celle-ci est due à une grande insuffisance des stocks d’aluminium chez les fournisseurs. Avec une hausse de 50% sur les prix de l’aluminium depuis janvier 2021, les experts estiment que cette augmentation continuera durant les deux prochaines années.

Cette pénurie mondiale a sûrement été engendrée par la croissance de consommation de l’aluminium, selon la troisième banque du Danemark, Jyske Bank. Cette hausse de la demande est due à trois facteurs. Tout d’abord, les dépenses en biens de consommation ont augmenté à cause des plans de relance. Ensuite, les investissements dans les technologies futures dépendent de l’aluminium. Enfin, cette hausse de consommation est due à la production et la consommation actuelle de ce métal en Chine.

Plusieurs clients Markforged ont résolu leur problème de manque de stocks en utilisant la fibre continue carbone. En effet, ils ont été en mesure de remplacer leurs pièces en aluminium grâce à la fibre de carbone Markforged tout en diminuant leurs coûts et temps de production. Avec un rapport résistance/poids le plus élevé de toutes les fibres de Markforged, la fibre de carbone supplante fréquemment l’aluminium dans la production de pièces. De plus, elle dispose d’une résistance 6 fois plus grande et une rigidité 8 fois plus importante que l’Onyx.

Lorsque cette fibre est combinée avec l’Onyx, elle permet de réaliser des pièces ayant les mêmes propriétés que de l’aluminium 6061-T6. La fibre carbone est un matériau très résistant et rigide. Elle peut donc être ajoutée dans des pièces aux géométries diverses et variées afin de fabriquer des pièces robustes et optimisées grâce aux développements de Markforged.

Qu'est-ce que la fibre de carbone ?

La fibre de carbone est composée d’atomes de carbone organisés en longues fibres cristallines de 5 à 10 microns de diamètre. Un filament composite est composé de milliers de fibres de carbones rassemblées sous forme de tige fibrée. Elles sont ensuite ajoutées à une matrice thermoplastiques ou thermodurcissables. Cette combinaison permet aisément de réaliser géométries très complexes nécessaires pour des applications techniques.

Grâce à ses propriétés mécaniques, la fibre de carbone est parfaite pour un gain de légèreté ainsi que de la résistance. Elle est notamment retrouvée dans les secteurs de l'automobile, l'aéronautique et spatial ...

  • À l’instar de l’aluminium, sa résistance à la traction et sa rigidité sont élevées
  • Comparé à de l’acier et de l’aluminium, la densité relative de la fibre de carbone est bien inférieure
  • Elle dispose d’une bonne résistance thermique et chimique
Rempalcer l'aluminium par la fibre de carbone Markforged - résistance à al traction

Source : markforged.com

Pourquoi choisir la fibre de carbone pour remplacer l'aliminium ?

Grâce au renforcement par de la fibre continue (CFR), la fibre de carbone possède une résistance comparable à celle de l’aluminium. Elle peut donc le remplacer dans des composants usinés pour des applications industrielles. Cette substitution est possible grâce à l’amélioration de ses propriétés dont : sa résistance thermique, aux impacts, sa rigidité et sa durabilité.


Le CFR apporte une excellente flexibilité lors de son utilisation en vous donnant la possibilité de contrôler la quantité de fibres présentes dans votre pièce mais également l’endroit précis de celles-ci.

Remplacement pièces aluminium grâce à la fibre de carbone - Graphique des différentes fibres

Source : markforged.com

Les propriétés de la fibre de carbone

La fibre de carbone Markforged possède un rapport résistance/poids de 50 % supérieur en flexion et de 300 % supérieur en traction. C'est notamment pour cette raison qu'il est possible de remplacer les pièces en aluminium grâce aux fibres continues de Markforged.

Les grands noms de l'industrie utilisent au quotidien le CFR (renforcement grâce aux fibres continues). On compte notamment les gabarits de perçage ou encore des supports de fixation conformes à leurs exigences. Les pièces sont donc uniques et fabriquées en seulement quelques heures. De plus, la fibre de carbone renforcée dispose d’une résistance à la traction de 540 MPa là où celle de l'aluminium 6061-T6 atteint 480 MPa.

Comment fonctionne l'impression CFR de Markforged ?

Lors de l’impression 3D d’une pièce, les imprimantes 3D Markforged réalisent l'enveloppe extérieure de la pièce et commencent par le remplissage avec L'onyx, le nylon chargé carbone, matériau propriétaire Markforged.

La deuxième buse dépose de la fibre longue aux endroits calculés par Eiger, le logiciel Markforged pour optimiser le renfort de la pièce. Grâce à ce renfort continu, vous serez en mesure de renforcer vos pièces pour répondre aux exigences de votre cahier des charges.

Markforged composite

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