Fabrication additive
Les métamatériaux imprimés en 3D pourraient redéfinir la sécurité automobile
Création de conceptions métalliques
Metallurgy is a technology that has been constantly evolving since the primitive metal craft of early civilization. Until recently, most metalworking was still reliant on techniques like molding (melting metal into hollow shapes) or forging (hammering the metal into shape).
L’émergence de la technologie d’impression 3D capable de traiter les matériaux métalliques a ajouté une toute nouvelle méthode de production de composants métalliques, et nous ne sommes qu’au début de la réalisation de son potentiel.
Par exemple, nouveaux alliages de titane, impression 3D infusée d’hydrogène, ou impression géométrique absorbant les vibrations.
Des chercheurs de l’Université de Glasgow (Royaume‑Uni), de l’Université polytechnique des Marches (Italie) et de l’Institut national de physique nucléaire (Italie) ont maintenant créé un nouveau type de métamatériaux torsadés qui pourraient remplacer la façon dont nous construisons les absorbeurs de chocs dans les voitures, en utilisant l’impression 3D.
They published their results in Advanced Materials1, under the title “Métamatériaux à torsion adaptative”.
Absorption de chocs intégrée
When cars were first built, they had almost no protection against crashes. Then, early impact absorbers such as crash boxes and bumpers provided a single force–displacement response for all crash scenarios encountered during vehicle collisions.
Les voitures modernes sont conçues de façon à ce que, en cas de collision, leur châssis absorbe spécifiquement la majeure partie de l’énergie cinétique, limitant ainsi la quantité d’énergie transmise aux passagers.
« Le besoin croissant de se conformer à des normes de sécurité de plus en plus strictes et souvent contradictoires a déplacé l’attention vers l’optimisation structurelle des composants sacrificiels, faisant progresser la philosophie de la conception mécanique. »
Together with the widespread adoption of seat belts, this innovation has been a major driver in the reduction of fatalities in car crashes in the past decades.
Source: Haug Farrar
Cela a surtout été réalisé grâce à la modification de la géométrie de la structure ou à l’incorporation de différents matériaux au sein d’absorbeurs d’énergie éprouvés afin d’améliorer la dissipation d’énergie.
Toutefois, l’absorption d’énergie tend à rester constante, quel que soit le scénario (par exemple, impact avec un piéton ou un mur), puisque la réponse force–déplacement demeure fixe.
Métamatériaux mécaniques à couplage compression–torsion (CTCM)
A promising alternative to current methods to absorb shocks is CTCM metamaterials (Compression–Torsion Coupling Mechanical).
Ils sont conçus pour convertir la pression autour de l’axe du matériau en un mouvement de torsion, dans un mouvement en spirale, absorbant ainsi l’énergie de l’impact.
Cela place les métamatériaux CTCM un cran au‑dessus des simples réseaux métalliques, qui ne sont que compressés sous pression.
Ces matériaux exploitent pleinement la capacité de la fabrication additive 3D pour créer des formes et des structures extrêmement complexes, impossibles à réaliser par toute autre méthode.
Source: Advanced Materials
Réactions dépendantes de la force
Previous shock-absorbing materials would essentially either bend or not. So for them to handle major shocks, they often had to resist smaller ones.
« Les matériaux protecteurs utilisés dans la plupart des véhicules aujourd’hui sont statiques, conçus pour des scénarios d’impact spécifiques et incapables de s’adapter à des conditions variables. »
Instead, STCM metamaterials’ complex shapes can be fine-tuned to specific requirements.
The researchers designed a shape that can absorb a lot of energy even for a small impact, but still provide protection against high-speed/high-energy impact later on.
Following the first crush band (i.e., the initial collapse stress), the ductility of the gyroid-sheet material enabled a stable compressive response without catastrophic failure.
Source: Advanced Materials
Cela rendrait les métamatériaux STCM supérieurs aux mousses conventionnelles ou aux zones d’écrasement actuelles, car ils offriraient une résistance plus rigide aux collisions violentes ou un amortissement plus doux pour les impacts légers.
Source: Advanced Materials
Création de nouveaux absorbeurs de chocs
This result was achieved by creating a complex, highly porous shape known as a gyroid lattice. They then compared the actual parts produced with 3D printing, analyzed with a CT scan, to the CAD computer model.
Source: Advanced Materials
Although the real material somewhat differed from the CAD model, due to metal accumulation being thicker in some areas (11.8% higher density), the actual shock resistance was correctly predicted.
When we apply compression, the gyroid lattice translates it into twist, and by changing the boundary conditions, we can tune the energy absorption characteristics.
These materials can adapt and change their own characteristics depending on the impact type and severity to mitigate effects.
Applications
For now, metal 3D printing has mostly been confined to industries like aeronautics and aerospace, due to the initial high costs of metal 3D printers. This is changing rapidly, as the technology is now maturing and production is scaling up.
« Nous pensons que le matériau pourrait trouver des applications tant dans la sécurité automobile que aérospatiale à l’avenir, offrant une nouvelle classe de matériau capable de s’adapter aux différents besoins selon les exigences.
Il pourrait également soutenir le développement de nouvelles formes de récupération d’énergie, en convertissant les impacts en énergie cinétique rotationnelle. »
Professeur Shanmugam Kumar – University of Glasgow
So in a few years, we could see a new class of adaptive materials against crashes with tunable energy absorption, collapse stress, and stiffness controlled via twisting gyroid structures.
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| Caractéristique | Absorbeurs conventionnels | Métamatériaux CTCM |
|---|---|---|
| Type de réponse | Force–déplacement fixe | Compression–torsion adaptative et réglable |
| Composition du matériau | Mousses, nids d’abeille, feuilles métalliques | Grilles gyroidales imprimées en 3D |
| Efficacité d’absorption d’énergie | Modérée, constante | Élevée, variable selon l’impact |
| Méthode de fabrication | Fonderie ou forgeage | Fabrication additive |
| Usages potentiels | Pare-chocs, caisses de choc | Protection de collision adaptative, panneaux aérospatiaux |
At first, the applications are likely to be confined to railway, aerospace, and defense applications, and then make their way into the larger automotive sector, from luxury models to base models.
Investir dans l’impression 3D
Nano Dimension
Nano Dimension was initially focused on 3D-printed electronics. This includes very specialized technologies like conductive or dielectric inks & ceramics. These can, for example, be used for building optical or radio components.
C’est l’une des applications possibles de l’impression 3D à l’échelle nanométrique, que nous avons explorée davantage dans « L’impression 3D à l’échelle nanométrique semble prête pour la commercialisation ».
(NNDM )
Il convient de noter que Nano Dimension s’est développée grâce à un mélange d’acquisitions et de R&D interne. Cette stratégie a atteint un nouveau sommet avec l’acquisition de Desktop Metal en 2024.
Ensemble, les deux sociétés disposeront d’une position beaucoup plus forte dans l’impression 3D de métaux et de céramiques à toutes les échelles, de l’électronique aux équipements industriels de grande taille et à l’aérospatiale. Cela crée également des économies d’échelle en fusionnant la base de clients qui comprend SpaceX, Tesla, GE, Honeywell, Emerson, Raytheon, NASA, Medtronic, etc.
Enfin, les deux entreprises étaient principalement actives dans des zones géographiques différentes, Nano Dimension en Europe et Desktop Metal aux États‑Unis, ce qui permet une synergie en fusionnant leurs équipes commerciales.
L’entreprise affirme pouvoir réduire l’empreinte écologique de la fabrication, avec une réduction de 94 % des émissions de CO₂, 100 % de l’eau, 98 % des matériaux et 82 % des produits chimiques. Dans l’ensemble, cela a fait de Nano Dimension l’un des leaders technologiques de l’impression 3D.
Source: Nano Dimensions
Another acquisition that just followed was that of Markforged for $115M. With a focus on composite and metal additive manufacturing equipment, the acquisition of Markforged further reinforces Nano Dimension’s position in the metal 3D printing market.
« La beauté de cette fusion et la beauté de Markforged et de leur ensemble de technologies, c’est qu’elles ne se chevauchent pas avec notre technologie. Les synergies résident dans les applications pour des entreprises similaires. »
Yoav Stern- Nano Dimension CEO
The company is also, through acquisitions and internal development, progressing in becoming a leader in 3D printing software.
Cependant, les investisseurs doivent être conscients que l’industrie de l’impression 3D dans son ensemble reste encore déficitaire en trésorerie, de sorte que l’entreprise devra réduire ses coûts ou croître suffisamment pour réaliser un bénéfice à l’avenir.
(Vous pouvez également lire notre rapport d’investissement plus détaillé concernant Nano Dimension pour plus d’informations.)
Dernières nouvelles et développements des actions Nano Dimension (NNDM)
Étude référencée :
1. Mattia Utzeri, Maria L. Gatto, Edoardo Mancini, Donato Orlandi, Daniele Cortis, Marco Sasso, Shanmugam Kumar. . Métamatériaux à torsion adaptative. Advanced Materials. 22 octobre 2025. https://doi.org/10.1002/adma.202513714
