La société 3DCeram, implantée sur le technopole Ester de Limoges, est spécialisée dans la réalisation rapide de composants céramiques techniques à la géométrie complexe (ou FCP, Fast ceramic production). Elle a ouvert récemment un nouvel atelier près de son siège. Avec sa maîtrise de la technologie d’impression 3D appliquée à la céramique (stéréolithographie) et son conseil en matériaux céramiques, 3DCeram a pour ambition de répondre à un marché de la céramique technique en constante évolution.

Un marché demandeur de performances

Nommée 3DCeram en 2010, la société avait été créée en 2001 sous un autre nom par le CTTC (Centre de transfert de technologies céramiques) afin de mettre en œuvre les solutions résultant de ses recherches. Elle a été rachetée fin 2009 par deux professionnels de la céramique : Christophe Chaput, dirigeant du CTTC pendant dix-sept ans, et Richard Gaignon, ex-directeur général du groupe Ceric, spécialisé dans l’ingénierie de la terre cuite et de la céramique technique. Christophe Chaput et Richard Gaignon, ingénieurs de l’ENSCI (École nationale supérieure de céramique industrielle) allient expertise scientifique et commerciale au plus haut niveau. 3DCeram compte actuellement seize personnes expérimentées dont cinq ingénieurs pour un chiffre d’affaires 2011 de près de 1,2 million d’euros.

Maîtrise de la stéréolithographie

« Nous avons effectivement acquis un bâtiment de 400 m2 proche du siège, comprenant une surface aménagée qui sera utilisable en atelier en cas de besoin, assortie d’une surface de stockage, indique Richard Gaignon. Nous nous donnons ainsi les moyens de répondre aux besoins futurs de nos clients au moment où nous mettons tout en œuvre pour développer nos ventes et plus particulièrement à l’export. Nous avons également entamé une collaboration avec un représentant basé dans le Colorado, aux États-Unis ».
3DCeram, certifiée ISO 9001 et ISO 13485, est reconnue pour sa maîtrise en technologie de la stéréolithographie (impression en 3D) appliquée à la céramique ainsi que pour son équipement industriel : son scanner en 3D à lumière blanche, ses machines de stéréolithographie, d’atomisation et de pressage. Ces équipements spécifiques permettent à la société de se positionner en tant que partenaire industriel de ses clients pour les accompagner dans leur dé­veloppement. « En effet, en plus de notre savoir-faire pour réaliser un prototype rapidement, nous leur proposons désormais non seulement un service de conseil et de co-développement de composants céramiques, mais aussi des solutions de production clés-en-main, tout en nous conformant aux exigences techniques de leur cahier des charges et en respectant des délais très courts ».

Création rapide d’un prototype en céramique

« Les clients qui ont besoin de prototypes ou de petites séries de composants céramiques dans des délais de livraison courts ne trouvent pas de réponse satisfaisante avec les procédés de mise en forme traditionnels comme l’injection, le pressage ou le coulage, pour des raisons de coûts d’outillage ou de flexibilité insuffisante, explique Richard Gaignon. La technologie de la stéréolithographie laser appliquée à la céramique, utilisée en prototypage rapide et en production par notre entreprise, permet de fabriquer des composants par couches en utilisant un laser qui polymérise une pâte composée de résine photosensible et de céramique. Les pièces sont ensuite soumises à un traitement thermique qui élimine la résine et densifie entièrement la céramique. Avec cette technologie, nos clients peuvent tester un produit nouveau qu’ils souhaitent développer, en économisant le temps de réglage de l’outillage, souvent incompressible, tout en réduisant son cycle de développement de manière significative : de 2-3 mois à une quinzaine de jours. Ce procédé ne génère aucune rupture dans la chaîne de conception numérique et les pièces céramiques obtenues présentent les mêmes propriétés que celles produites par pressage ou injection. Les options techniques et stylistiques, les finitions telles qu’aspect, toucher ou texture, se valident à la fin sur un objet “bonne matière”, c’est-à-dire un objet fonctionnel, dont le matériau présente des propriétés physico-chimiques comparables à celles obtenues par des procédés de fabrication classiques. Le prototype, qui présente donc les mêmes qualités que la pièce de série, peut être testé en situation dans son environnement de travail ».

Des pièces directement utilisables

Cette offre de production à la demande FCP permet aussi d’obtenir des pièces en céramique en petite série : elles sont directement utilisables pour les applications envisagées et fabriquées dans des délais très courts, présentent des géométries des plus simples aux plus complexes. Le fichier CAO de l’objet à fabriquer est d’abord exporté au format STL, puis un logiciel crée les supports nécessaires à la fabrication de l’objet pour soutenir les couches en surplomb. Un logiciel de tranchage est ensuite appliqué pour définir l’ensemble des couches à réaliser.

Nouvelles solutions avec trois types de prestations

Sur ce marché de la céramique technique en constante évolution et demandeur de performances, 3DCeram innove en élargissant son offre et en la segmentant en trois types de prestations : “3DMIX”, “Cerampilot” et “FCP”. Avec la proposition “3DMIX”, 3DCeram conseille ses clients sur une sélection de céramiques techniques, recommande une composition et indique les couleurs qu’il est possible de produire, tout en proposant de développer de nouveaux coloris ou de nouvelles formulations de pâtes céramiques.
La prestation “Cerampilot” regroupe toutes les propositions d’un bureau d’études spécialisé dans le prototypage rapide, impliquant la conception des prototypes d’une qualité proche de celle du produit final, avec les avantages offerts par la maîtrise de stéréolithographie laser appliquée à la céramique.
Avec la plateforme de production à la demande “FCP”, 3DCeram met en œuvre la stéréolithographie laser pour réaliser dans des délais très courts des composants uniques ou des séries de pièces en céramique. La société propose aussi des finitions sur mesure en fonction du cahier des charges du client.

Applications de la production FCP dans le domaine biomédical

Ses qualités de résistance à la chaleur, de dureté et de résistance à l’usure, ses propriétés isolantes, magnétiques et d’innocuité, ses propriétés hypoallergéniques… permettent à la céramique d’entrer dans divers domaines : le biomédical, l’industrie, le luxe. « Sur le marché biomédical, notre technologie de production permet la réalisation d’implants oculaires, de substituts osseux ou d’implants crâniens sur mesure en céramique. Leur biocompatibilité exceptionnelle, leur structure poreuse extrêmement régulière et leur résistance mécanique sont les principales qualités de ces biocéramiques. Un substitut osseux peut être produit avec une structure poreuse, contrôlée directement à partir d’un fichier CAO et réalisé en matériaux biocompatibles comme l’hydroxyapatite (HA) ou le phosphate tricalcique (TCP), suivant l’application finale et tout en respectant complètement les prescriptions du chirurgien. Après frittage, opération consistant à consolider la céramique par l’action de la chaleur, on obtient des matériaux dont les caractéristiques sont similaires à celles obtenues à l’aide de technologies classiques comme le pressage. Le matériau est complètement biocompatible et conforme à la norme ISO 13485 pour les implantations à long terme. Pour une même valeur de porosité (60 %), la résistance mécanique est 3 à 5 fois plus élevée. Tous les pores ont le même diamètre et contribuent à améliorer le développement de l’ostéoblaste. Il est possible d’avoir une zone poreuse et dense sur la même pièce. Les substituts osseux étant fabriqués directement à partir du fichier CAO, il n’existe pas de limitation dans la conception et chaque implant peut être personnalisé pour chaque patient. L’utilisation d’un implant FCP laisse le chirurgien libre de créer la meilleure forme et lui garantit une livraison rapide, soit 15 jours pour les premiers prototypes.

La céramique dans l’aérospatiale, l’industrie, le luxe…

Les céramiques techniques de hautes performances sont très connues dans l’industrie de l’aérospatiale. Des tuiles céramiques protègent la navette à sa rentrée dans l’atmosphère. Elles sont aussi utilisées pour des pièces clés du moteur Vulcain 2 de la navette Ariane 5. « La Snecma, qui fait partie du groupe Safran, a fait appel à l’expertise matériaux de 3DCeram pour réaliser le noyau de fonderie en zircone et silice, destiné à la production d’aubes de réacteur montées sur le moteur Vulcain, indique Richard Gaignon, qui poursuit : dans l’industrie, la société Barco, un des leaders de la fabrication de systèmes vidéo grand écran et de la technologie graphique pour écrans, souhaitait s’assurer d’une focalisation optimum en renforçant une patte d’accrochage métallique. 3D Ceram lui a apporté une solution sur-mesure en développant un boîtier de fixation en alumine, en utilisant la technologie FCP ». La céramique est également utilisée depuis 1986 dans l’horlogerie et par des marques prestigieuses pour son toucher soyeux, inaltérable et hypoallergénique. Quant aux grandes maisons du luxe et de la couture, elles utilisent la céramique dans la bijouterie pour son toucher soyeux, ses qualités hypoallergéniques, sa grande robustesse face aux différents traitements de surface, mais également pour… sa ressemblance avec l’onyx ou la nacre, selon la coloration effectuée sur le bijou.