C’est une main qui, par la complexité de sa forme, montre de façon spectaculaire l’étendue des possibilités offertes par la projection à froid et le savoir-faire des chercheurs qui mettent en œuvre cette technologie. Habituellement utilisée pour créer des revêtements donnant des propriétés particulières aux surfaces traitées, la projection à froid (Cold Spray) de particules métalliques est parfaitement maîtrisée par les spécialistes de l’UTBM au Laboratoire interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB).

Lui-même expert en robotique appliquée à la projection thermique, Sihao Deng a fait monter d’un cran les capacités du Cold Spray avec la fabrication de cette main en cuivre, symbole parfait d’un objet complexe en 3D que la technologie peut désormais prétendre élaborer. Une nouvelle application qui n’aurait pas pu voir le jour sans les apports de la robotique, et ceux, sous-jacents, de l’informatique.

Couches déposées selon un schéma ultraprécis

Projetées à une vitesse de l’ordre de 600 mètres par seconde par un gaz comprimé à 30 bars, des particules d’alliage de cuivre de 0,03 mm de diamètre s’écrasent sur un support où elles s’agglomèrent par couches successives, en suivant un schéma déterminé et ultraprécis. La buse de projection est statique, c’est le support qui bouge pour assurer la réception des particules de cuivre exactement à l’endroit et selon l’angle voulus : il est fixé au bras d’un robot qui pilote tous ses mouvements et contrôle le dépôt, à partir d’un modèle CAO de la pièce à réaliser ; différents algorithmes ont auparavant été mis au point pour être les cerveaux de l’opération. Résultat : la main en cuivre prend forme peu à peu, depuis la base de la paume jusqu’au bout des doigts, en couches successives qui en composent l’intérieur avant d’en peaufiner les bords. Le tout ne demande que 70 minutes.

Comparée à la technologie de fusion laser sur lit de poudres (SLM), qui est un autre fer de lance de l’équipe UTBM/ICB pour la fabrication additive et qui possède ses propres atouts, la projection à froid présente différents avantages : « Le temps de mise en œuvre, ici divisé par 7, le rendement de matière, de l’ordre de 90 %, et la possibilité de réaliser des pièces de grandes dimensions », recense Sihao Deng en quelques mots. Tous les métaux adaptés à la projection à froid se prêtent à cette technique, que les poudres soient mélangées pour composer un matériau hybride ou que les différentes particules fassent l’objet de couches séparées.

Pas de limites en termes de matériaux, de complexité et de dimensions des pièces : la fabrication additive par projection à froid devrait trouver de nombreux développements, dans les domaines de l’aéronautique ou de l’électromagnétique notamment. Les spécialistes pourront assurer des prestations de service auprès des entreprises, qui par leurs demandes spécifiques nourriront à leur tour la recherche : des allers et retours fructueux entre laboratoire et industrie.