La Haute Ecole d'Ingénierie fait impression

20 ans d’impression 3D à la HEI 

La Haute Ecole d’Ingénierie de la HES-SO Valais-Wallis commémore les 20 ans du lancement de ses activités de fabrication additive. Depuis les nouveaux laboratoires du Campus Energypolis, le prof. Efrain Carreño-Morelli fait le point sur les dernières avancées de son groupe de recherche.

Les technologies d’impression 3D évoluent rapidement et l’étendue de leurs applications potentielles ne cesse de s’étendre. Des domaines particulièrement pointus – comme ceux de l’aérospatial ou du biomédical – s’y intéressent avec toujours plus d’engouement pour produire des pièces de géométrie complexe.

La Haute Ecole d’Ingénierie de la HES-SO Valais-Wallis a identifié ce potentiel depuis longtemps. Le groupe de Technologie des poudres et matériaux avancés du professeur Efrain Carreno-Morelli, maintenant installé dans les nouveaux locaux du Campus Energypolis, possède une infrastructure de pointe, notamment dans les techniques de fusion sélective par laser (SLM), impression « jet d’encre » sur des lits des poudres et traitements thermiques à hautes températures jusqu’à 2’000°C. 

Parmi d’autres contributions, le groupe a mis au point une technique d’impression 3D à l’aide de solvant sur granulés (SG-3DP) qui permet d’imprimer des pièces métalliques et céramiques avec une grande diversité de matériaux et une liberté accrue. Les domaines d’application concernent les outils de coupe, l’automobile, l’horlogerie, la joaillerie personnalisée et les domaines du biomédical et de l’aérospatial notamment. L’impression 3D de pièces en métal dur, en acier inoxydable sans nickel, en alliage de titane ou en d’autres matériaux techniques « à mémoire de forme » offre des fonctionnalités étonnantes très recherchées.

Efraín Carreño-Morelli, initiateur de l’impression 3D en Valais 

Les activités de fabrication additive à la Haute Ecole d’Ingénierie de Sion ont débuté il y a 20 ans. Le professeur Efrain Carreño-Morelli avait exploré les technologies d’impression 3D par laser et jet d’encre à l’EMPA, le Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche, lors de ses travaux sur l’infiltration de matériaux céramiques poreux.

Nommé à la HEI en 2001, il commence ses travaux avec du moulage par injection de poudres métalliques très fines pour fabriquer des pièces de géométrie complexe. En plus, avec des membres de son équipe, il modifie des imprimantes de bureau à jet d’encre, remplace l’encre par du solvant et l’imprime sur des lits d’amas de poudre. Il affine la méthode à l’aide des traitements à haute température, puis dépose un brevet pour imprimer des matériaux à mémoire de forme. Des publications et présentations aux conférences internationales s’en suivent, mais à l’époque, la technologie est trop jeune et la demande du marché se fait attendre. Le professeur se concentre donc dans la consolidation de son groupe comme leader suisse dans plusieurs technologies permettant de réaliser des pièces complexes à partir des poudres.

Vers 2010, des progrès accomplis dans plusieurs pays redonnent un coup de projecteur sur l’impression 3D. La HEI encourage les projets dans le domaine et investit en infrastructure. Efraín Carreño-Morelli et son équipe démarrent la construction d’une imprimante prototype SG-3DP en 2013, puis d’une autre en 2017, ce qui a donné lieu à 5 brevets additionnels déposés en collaboration avec l’industrie.

Dès lors, et avec l’acquisition stratégique d’une nouvelle machine d’impression laser en 2017, l’équipe du professeur Carreño-Morelli continue d’affiner son expertise en matière d’innovation de technologies d’impression par fusion laser sélective (SLM) et projection de liant ou solvant par jet d’encre (BJ), avec une expérience avérée dans les pièces en matériaux ultradurs, magnétiques, super élastiques ou à mémoire de forme. Un grand nombre de projets et des travaux de Bachelor et Master dirigés par des professeurs de la HEI ont déjà vu le jour. Les jeunes ingénieurs formés dans la fabrication additive s’intègrent parfaitement dans un marché dynamique et à la demande exigeante dans le cadre de la 4ème révolution industrielle.