La façon dont les humains fabriquent des alliages est restée essentiellement inchangée depuis l’âge du bronze : différents métaux sont chauffés, fondus, mélangés, puis refroidis pour les former. Foundation Alloy, une start-up américaine, tente de bouleverser cet artisanat séculaire avec une approche complètement différente : au lieu de « faire fondre le métal », elle « brise le métal ».
Jake Guglin, co-fondateur et PDG de Foundation Alloy, a déclaré que la société utilise un processus d'alliage à l'état solide dans lequel "nous enfonçons des particules de poudre métallique les unes dans les autres au lieu de les faire fondre". Il a affirmé que cette méthode peut produire de nouvelles propriétés matérielles difficiles à obtenir par les voies de fusion traditionnelles et « peut fabriquer des choses que d'autres ne peuvent pas fabriquer ». Actuellement, l'entreprise fournit principalement des métaux sur mesure à ses clients en petits lots, mais Guglin admet que la limite actuelle est sa propre capacité de production, et non la demande du marché : « Nous ne sommes pas limités par les acheteurs, mais par ce que nous pouvons gagner ».
À en juger par les industries qui ont coopéré, presque tout le monde souhaite des métaux plus solides, plus résistants à la chaleur ou dotés de nouvelles propriétés. Guglin a révélé que Foundation Alloy avait lancé des projets pilotes avec des entreprises des secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale, des semi-conducteurs, de la défense et autres, et qu'elle travaillait également avec des fabricants de couteaux de chef haut de gamme et de montres de luxe pour développer de nouveaux matériaux. Selon lui, le nouveau processus devrait aider ces clients à réduire considérablement leurs coûts et leurs déchets de matériaux, « ce qui peut non seulement permettre d'économiser beaucoup d'argent, mais également de réduire beaucoup de déchets et d'empreinte carbone ».
Afin d'augmenter la capacité de production à plusieurs tonnes par semaine d'ici 2027, Foundation Alloy a récemment finalisé un financement de série A de 22 millions de dollars américains, dirigé par Voyager Ventures. Les investisseurs participants comprennent Trust Ventures, Yamaha Motors, America's Frontier Fund, Overlap Holdings, Material Impact, Engine Ventures, El Cap et la société japonaise Kanematsu Corporation, dans des rôles à la fois stratégiques et de canal. Cette coopération signifie également que les produits en alliage de Foundation Alloy seront à l’avenir distribués sur les marchés japonais et d’Asie du Sud-Est via Kanematsu.
Le fondement technologique de Foundation Alloy provient de l’accumulation de recherches en science des matériaux au cours des 20 dernières années. Des recherches pertinentes menées par les universitaires Tim Rupert et Chris Schuh se sont penchées sur la structure et le comportement des métaux à l'échelle nanométrique, et ces résultats ont constitué la base scientifique du processus de l'entreprise. Schuh a précédemment cofondé Desktop Metal et Xtalic et possède une vaste expérience dans les startups de transformation des métaux et de matériaux.
Contrairement à presque toutes les méthodes commerciales de fabrication d'alliages qui reposent sur la fusion à haute température, Foundation Alloy utilise un dispositif de broyage spécial pour « cogner et forger » à plusieurs reprises des poudres métalliques différentes jusqu'à ce qu'elles forment une nouvelle structure d'alliage à l'état solide. Guglin a déclaré que puisque le lien de fusion à haute température est complètement contourné, la consommation d'énergie du processus d'alliage à l'état solide de l'entreprise ne représente qu'environ un dixième de celle des processus traditionnels, ce qui devrait réduire considérablement la consommation d'énergie et les coûts de production.
L’objectif de tout processus d’alliage est de former une structure cristalline stable et uniforme au niveau moléculaire, fusionnant organiquement deux ou plusieurs éléments métalliques. Idéalement, l’intérieur d’un alliage doit être aussi homogène que possible : la structure cristalline est très cohérente dans tout le matériau. Les méthodes de fusion traditionnelles fonctionnent bien à ce stade, mais il est difficile d’éliminer complètement les minuscules vides et les structures discontinues. Ces défauts peuvent affaiblir les propriétés du matériau et le rendre plus sensible à la fragilité ou à la dégradation à haute température. De plus, les procédés traditionnels sont souvent incapables de traiter des combinaisons de métaux présentant d'énormes différences de points de fusion, ce qui fait que certains systèmes d'alliages dotés de propriétés théoriquement excellentes restent longtemps au niveau conceptuel.
Avec l'aide de la technologie des alliages solides, Foundation Alloy tente de résoudre plusieurs « vieux problèmes » dans le domaine des matériaux métalliques. Dans les applications traditionnelles, les ingénieurs doivent généralement faire un compromis entre résistance thermique et résistance mécanique : les métaux utilisés dans des environnements à haute température sont souvent cassants ; les matériaux à haute résistance utilisés dans des conditions de charges élevées telles que l'emboutissage et le découpage sont sujets à des défaillances à des températures élevées. Guglin a déclaré que la société a été en mesure de préparer de nouveaux alliages qui ont à la fois une résistance élevée et une résistance aux températures élevées, « qui sont à la fois résistants à la chaleur et peuvent être battus », brisant ainsi le cadre de conception précédent « soit l'un soit l'autre ».
Au niveau de la mise en œuvre spécifique, les premiers produits de Foundation Alloy sont principalement utilisés dans les pièces de moules et d'outils pour les constructeurs automobiles, les entreprises aérospatiales et les entrepreneurs de la défense, dans le but de prolonger la durée de vie des composants critiques et de réduire les temps d'arrêt et les coûts de maintenance. Dans le domaine de la défense nationale, l’une des premières applications concerne les pièces de drones. Guglin a souligné que de nombreuses chaînes d'approvisionnement existantes ont été conçues à l'origine pour des plates-formes de combat telles que le F-35 avec l'idée de « fabriquer 100 pièces extrêmement parfaites par an », tandis que l'industrie des drones nécessite un rythme de production plus proche de « 10 000 par mois », ce qui impose des exigences complètement différentes en termes de matériaux, de processus et de structures de coûts.
Guglin compare le processus d'alliage à la cuisine : "Deux chefs peuvent utiliser exactement les mêmes ingrédients, mais si les étapes sont différentes et la chaleur est différente, le goût du plat sera complètement différent." Selon lui, l'innovation de Foundation Alloy ne se reflète pas seulement dans la formule elle-même, mais plus important encore dans « comment le faire » : « La qualité d'un plat ne dépend pas seulement des matières premières, mais aussi de la méthode de cuisson. Ce que nous avons inventé, c'est une nouvelle « façon de cuisiner ».