[USA] Freefrom Future (impression 3D)

https://www.bloomberg.com/news/articles/2023-02-01/3d-printer-by-ex-spacex-engineer-aims-to-refresh-technology

Une startup fondée par des vétérans de SpaceX vise à concrétiser le potentiel d'une technologie dont les grandes promesses n'ont jamais été tenues.

Depuis qu'elle a commencé à attirer l'attention du grand public il y a une quinzaine d'années, l'impression 3D a un côté magique, car elle promet de transformer chaque foyer en un centre de fabrication miniature tout en bouleversant le fonctionnement des usines industrielles. Mais les imprimantes 3D - qui créent des objets en superposant des matériaux selon un plan envoyé par un ordinateur - ont acquis la réputation d'être peu maniables, coûteuses et lentes. Le rêve utopique de voir les imprimantes devenir un appareil ménager aussi omniprésent que l'ordinateur personnel s'est largement évanoui.

Les progrès ont été plus importants en ce qui concerne les utilisations industrielles, bien que, là aussi, les principaux acteurs soient tombés dans un marasme de plusieurs années. Les investisseurs en capital-risque continuent de consacrer des ressources importantes aux jeunes entreprises qui promettent des innovations pour corriger les défauts sous-jacents de la technologie. Une approche particulièrement radicale est celle de Freeform Future Corp, une startup de cinq ans basée à Los Angeles. La société a levé 45 millions de dollars à ce jour auprès d'investisseurs tels que Founders Fund, Threshold Ventures et Valor Equity Partners.

Le cofondateur et directeur général de Freeform, Erik Palitsch, a passé 10 ans chez Space Exploration Technologies Corp, la société aérospatiale d'Elon Musk. SpaceX a repoussé les limites de l'impression 3D dans ses moteurs de fusée, et Palitsch a dirigé un certain nombre de ses programmes de développement de moteurs les plus médiatisés. Mais il affirme que lui et Musk savaient que les imprimantes 3D existantes étaient inadaptées aux efforts les plus ambitieux de l'entreprise. "Lorsque nous avons dit à Elon combien les machines coûteraient pour certains de nos nouveaux projets, il a presque perdu la tête", raconte Palitsch. "Et il fallait toujours une armée de personnes pour les faire fonctionner".

Au lieu d'essayer de construire une seule machine capable d'imprimer des objets tridimensionnels, Freeform cherche à transformer des bâtiments entiers en usines d'impression 3D automatisées qui utiliseraient des dizaines de lasers pour créer des chambres de moteur de fusée ou des pièces de voiture à partir de poudre métallique. L'entreprise, qui n'a encore jamais discuté publiquement de son approche, affirme que la technique pourrait lui permettre de fabriquer des pièces métalliques 25 à 50 fois plus rapidement qu'avec les méthodes actuelles et à une fraction du coût.

Fin 2018, Palitsch et Thomas Ronacher, un autre vétéran de SpaceX, ont lancé Freeform, espérant réécrire certains des principes fondamentaux de l'impression 3D. Typiquement, un objet ou quelques objets sont imprimés en même temps à l'intérieur d'une machine de la taille d'un hangar. Bien qu'elle puisse fabriquer à peu près n'importe quoi, la quantité de travail que ce type d'imprimante peut réaliser est limitée par sa taille et sa zone d'impression.

Freeform, quant à elle, crée des machines capables de remplir un entrepôt. Son usine actuelle, située à Hawthorne, en Californie, servait autrefois d'entrepôt pour les motos de Keanu Reeves. (À l'intérieur, des machines déplacent des objets d'avant en arrière sur des convoyeurs qui se déplacent rapidement, de sorte que le système peut travailler sur de nombreux objets à la fois. D'autres entreprises ont installé plusieurs imprimantes dans une seule et même installation, mais cette stratégie n'améliore pas leur vitesse, elle augmente simplement l'échelle en les faisant travailler en parallèle. Freeform, en revanche, redéfinit le processus par lequel l'impression 3D peut transformer des matières premières en produits finis. Dans un sens, cela s'apparente à la mise en place du processus de la chaîne de montage dont les industriels du 20e siècle comme Henry Ford ont été les pionniers. "Nous devons atteindre un état de production de masse pour ouvrir cela à davantage d'industries", explique Palitsch. "Et vous ne pouvez tout simplement pas y arriver avec une machine conventionnelle".

Les bailleurs de fonds de Freeform se concentrent sur le domaine industriel plutôt que sur la production à domicile. "La principale chose qu'ils seront en mesure de faire, c'est de faire baisser le prix de cette technologie pour qu'il soit plus proche des coûts de fabrication automobile que des coûts aérospatiaux", déclare Tom Mueller, qui a dirigé le développement des moteurs de SpaceX pendant de nombreuses années et qui est un investisseur providentiel de Freeform. "Elles permettent également d'augmenter considérablement la vitesse d'impression".

Les imprimantes 3D créent des objets à partir d'une gamme de matériaux, dont le plastique et le métal. Freeform se spécialise dans ce dernier, en utilisant une approche bien connue où un laser tire sur un lit de poudre métallique pour la fusionner dans des formes spécifiques. Une nouvelle couche de poudre est ensuite appliquée, et le laser recommence, encore et encore.

Une imprimante 3D typique d'aujourd'hui peut avoir deux à quatre lasers et les concentrer sur une seule plaque de métal où elle construit des objets. Les lasers frappent la poudre métallique, puis cessent de tirer pendant qu'une nouvelle couche de poudre métallique est placée sur la plaque avant de tirer à nouveau. Un facteur limitant est la vitesse à laquelle le métal et le plastique fondent et fusionnent. En général, l'imprimante doit faire des pauses parce qu'elle devient aussi trop chaude. Les entreprises considèrent comme une réussite le fait qu'une imprimante 3D fonctionne 60 % du temps.

Freeform cherche à réduire considérablement les temps d'arrêt. Elle dispose de deux systèmes de convoyeurs parallèles alignés sur lesquels circulent de multiples plaques de métal. Ses 18 lasers fonctionnent en continu pendant que les convoyeurs font entrer et sortir les plaques des faisceaux. Les tâches telles que l'application de poudre métallique fraîche sur une plaque ou le polissage des bords d'une pièce s'effectuent dans d'autres zones de la machine, laissant les lasers poursuivre leur travail sur d'autres objets. Une combinaison de caméras prend des photos à plus de 70 000 images par seconde, alimentant les algorithmes de vision par ordinateur qui orchestrent la mise à feu des lasers. Alors qu'une machine standard peut fusionner environ 100 grammes (3,5 onces) de poudre métallique par heure, M. Palitsch affirme que Freeform peut maintenant fusionner cinq kilogrammes par heure et qu'elle pourra bientôt faire encore plus grâce aux nouvelles versions de sa technologie.

Si la vitesse accrue et le prix réduit sont des avantages, la véritable valeur du système de Freeform réside dans la façon dont il contrôle les objets pendant le processus d'impression, selon Nick Doucette, directeur des opérations chez le fabricant de moteurs de fusée Ursa Major Technologies, qui a testé la technologie de Freeform. Les pièces imprimées en 3D peuvent présenter des défauts, et les clients ont tendance à utiliser des pratiques manuelles archaïques pour vérifier la solidité et la résistance des objets finaux. Freeform utilise ses nombreux capteurs, scanners et logiciels d'intelligence artificielle pour évaluer la qualité et peut procéder à des ajustements pendant la fabrication de l'objet. "La façon habituelle de procéder est un cauchemar de tests d'échantillons et de réglages", explique M. Doucette. "Freeform imprime simplement quelque chose et me le donne".

Comme cela a souvent été le cas dans l'industrie, la machine actuelle de Freeform a un potentiel apparemment révolutionnaire, mais aussi un court historique et seulement quelques clients payants. Elle a toujours l'aspect d'un prototype de savant fou, avec toutes sortes de tubes et d'éléments électroniques accrochés à son corps. Il n'est pas non plus aussi grand ni aussi automatisé que ce que la société envisage pour des produits plus développés. Pour que la technologie soit une véritable percée, Freeform devra prouver que ses machines fonctionnent assez rapidement et à un coût suffisamment bas pour ouvrir l'impression 3D à un large éventail de nouveaux marchés et s'attaquer de front à la fabrication de masse traditionnelle.

L'objectif final, selon Palitsch, est d'avoir plus de lasers et plus de convoyeurs, pour arriver à un système d'imprimantes pouvant remplir un bâtiment de 100 000 pieds carrés. Des travaux qui prennent généralement des semaines seront réalisés en quelques heures, et peu d'humains, voire aucun, ne seront impliqués. "Il s'agira d'une usine d'impression entièrement autonome", explique M. Palitsch.

Cette irruption des machines 3D dans le domaine industriel ne consisterait-elle pas en un énième conflit entre conservateurs et progressistes ? 

Astro-notes a écrit:Cette irruption des machines 3D dans le domaine industriel ne consisterait-elle pas en un énième conflit entre conservateurs et progressistes ? 

Oui on peut le lire ainsi mais dans le domaine spatial je pense qu'il y a très peu d'entreprises (voir aucune ) qui n'utilisent pas un minimum l'impression 3D donc de ce point du vu le conflit est gagné par les progressistes.

A partir de 14:00 une partie du reportage est consacrée à Freeform.