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La société KYOCERA Fineceramics Europe GmbH a mis en place, sur son site de Selb, en Allemagne, un procédé de fabrication additive de composants en carbure de silicium infiltré de silicium (SiSiC). Kyocera élargit ainsi son portefeuille dans le domaine des céramiques techniques de haute performance et ouvre de nouvelles perspectives pour la fabrication de composants complexes et hautement résistants.

« L’introduction de la fabrication additive marque une étape importante pour notre entreprise », déclare le Dr Carsten Rußner, Directeur Général de KYOCERA Fineceramics Europe GmbH. « Cela nous ouvre de nouvelles perspectives en matière de développement et d’application, mais aussi en termes de positionnement stratégique sur le marché. »

L’impression 3D de composants en SiSiC

Le carbure de silicium infiltré de silicium (SiSiC) fait partie des matériaux céramiques de haute performance et convainc par sa résistance mécanique exceptionnelle, sa stabilité thermique, sa rigidité ainsi que sa grande résistance à l’usure. Notamment en raison de sa dilatation thermique à peine mesurable, le SiSiC se prête idéalement à des domaines d’application exigeants tels que l’aéronautique et l’aérospatial, l’industrie des semi-conducteurs ou la fabrication industrielle. Kyocera fabrique en interne le StarCeram^® Si utilisé pour les procédés conventionnels et le StarCeram^®AM-Si développé pour l’impression 3D. Ces deux matériaux se caractérisent par des propriétés similaires.

Grâce aux progrès des technologies de fabrication additive, l’impression 3D est devenue une méthode d’avenir pour la fabrication de composants SiSiC complexes. Par rapport aux procédés de moulage classiques tels que le moulage isostatique, le moulage en barbotine ou le moulage par film, la fabrication additive offre une liberté de conception nettement plus grande ainsi que des cycles de développement plus courts. Il est ainsi possible de fabriquer des composants à topologie optimisée qui peuvent entraîner une réduction considérable du poids. L’impression 3D céramique offre donc la solution idéale pour les constructions sophistiquées où les techniques traditionnelles atteignent leurs limites. Grâce à ce procédé, Kyocera propose à ses clients une large gamme de composants durables, résistants et précis, allant du développement de prototypes à la production en série.

Le processus est généralement établi sur une procédure en deux étapes : tout d’abord, une structure verte est créée à partir de poudre de carbure de silicium et d’un liant polymère dans le cadre d’un procédé de jet de liant. Celle-ci est ensuite infiltrée avec du silicium fondu qui réagit avec le carbone restant et forme ainsi la structure SiSiC définitive.

« Cette avancée est le résultat d’un travail intense de recherche et de développement », explique Sarah Diener, Chef d’équipe de la fabrication additive. « Nous nous réjouissons de pouvoir créer une valeur ajoutée pour nos clients grâce à la fabrication de géométries de composants complexes. »

Les avantages des composants additifs en céramique technique

Géométries complexes

La fabrication additive permet la réalisation de géométries très complexes qui ne peuvent être obtenues avec les procédés conventionnels. Il s’agit notamment des structures courbées, des contre-dépouilles et des structures bioniques. Plus la géométrie est complexe, plus les avantages du procédé sont évidents.

Conseil en conception

Afin d’optimiser la géométrie des composants et de mettre en œuvre des structures à topologie optimisée, Kyocera propose un service complet de conseil en conception. En concertation avec le client, ce service permet de réduire le poids des composants ou d’augmenter leurs performances. Grâce à une étroite collaboration avec le centre de conception interne de l’entreprise, des solutions sur mesure et parfaitement adaptées à chaque application voient le jour.

« La fabrication additive nous permet de réagir avec souplesse aux exigences dynamiques du marché », souligne le Dr Nikolaos Katsikis, Directeur de la recherche et du développement. « Nous voyons là une forte valeur ajoutée pour nos clients, en particulier pour les composants complexes et de grande taille. Et ce d’autant plus lorsque nous pouvons les aider à optimiser leur conception grâce à nos conseils. »

Expertise du processus

Grâce à sa longue expérience dans le domaine de la céramique technique, Kyocera propose, outre des matériaux homogènes et de haute pureté, des technologies sophistiquées de post-traitement et de revêtement qui élargissent considérablement le champ d’application des composants imprimés en 3D. Le site de Selb se distingue en tant que fabricant complet de composants SiSiC et s’est ainsi spécialisé dans la technologie des fours pour composants de grand volume, la finition des matériaux, ainsi que dans l’assemblage et les technologies de revêtement.

Délais de production courts

Le processus de fabrication en plusieurs étapes a été spécialement développé pour les composants complexes et de grande taille. La taille maximale des composants est de 325 x 270 x 130 mm pour des épaisseurs de paroi à partir de 3 mm. La suppression de l’usinage à l’état brut, des temps de programmation fastidieux ainsi que de la fabrication d’outils d’usinage permet des délais de production particulièrement courts et la fabrication en grande série.

Grâce à la mise en œuvre réussie de cette technologie, Kyocera souligne son engagement en faveur de l’innovation et propose des solutions d’avenir. Ces nouvelles possibilités renforcent non seulement la compétitivité, mais consolident également le rôle du site de Selb en tant que centre de pointe pour la technologie de fabrication céramique au sein du groupe Kyocera