La fabrication additive ou impression 3D industrielle est une technique d’addition de couches successives de matière sous le contrôle d’un ordinateur. À cela, s’oppose la fabrication soustractive où l’on enlève de la matière pour atteindre la forme voulue. L’impression 3D vous permet donc de produire des formes complexes en utilisant moins de matériaux que les méthodes de fabrication traditionnelles.
L’adoption de l’impression 3D se fait de plus en plus présente. Si vous n’avez pas encore intégré la fabrication additive dans vos chaînes d’approvisionnements. Vous prenez un retard considérable sur les enjeux avenir, comme la flexibilité, la réactivité ou bien l’agilité. Alors qu’à ses débuts, l’impression 3D ne convenait qu’au prototypage et à la fabrication de pièces uniques. Elle s’est transformé rapidement en une technologie de production.
La plupart des demandes actuelles d’impression 3D sont de nature industrielle. Acumen Research and Consulting prévoit que le marché mondial de l’impression 3D atteindra 41 milliards de dollars d’ici 2026.
Au fur et à mesure de son évolution, la technologie d’impression 3D est destinée à transformer presque toutes les grandes industries et à changer la façon dont nous vivons.
Mais concrètement, pourquoi utiliser l’impression 3D ?
Pourquoi les imprimantes 3D sont-elles importantes pour l’avenir ? Les imprimantes 3D sont incroyablement flexibles en ce qui concerne les matériaux qu’elles utilisent et ce qu’elles peuvent imprimer. De plus, elles sont incroyablement précises et rapides, donc un outil incontournable pour l’avenir de la fabrication. Aujourd’hui, de nombreuses imprimantes 3D sont utilisées pour ce que l’on appelle le prototypage rapide. Des entreprises du monde entier utilisent désormais des imprimantes 3D pour créer leurs prototypes en quelques heures. Pourquoi pas vous ?
En fait, certaines entreprises affirment que les imprimantes 3D rendent le processus de prototypage 10 fois plus rapide et 5 fois moins cher que les processus normaux de R&D.
Les imprimantes 3D peuvent jouer un rôle dans presque toutes les industries. Elles ne sont pas seulement utilisées pour le prototypage. Elles sont utilisées, petit à petit, pour de la production en série, allant de la petite pièce à la très grande pièce. Accompagné d’un outil de gestion comme Beelse Cloud Manufacturing, vous reprenez le contrôle de tout le processus de fabrication de vos pièces.
Les différents types de technologies et de processus de fabrication additive
Photopolymérisation / Stéréolithographie (SLA)
Le processus de stéréolithographie, plus connu sous le nom de SLA (stéréolithographie apparatus), est une technique d’impression 3D aussi appelée « écriture en relief ». Elle se base sur le principe de la photopolymérisation de résine.
Traitement numérique de la lumière (DLP)
C’est une technologie de projection d’images reposant sur l’utilisation d’une puce contenant des miroirs orientables.
Production d’interface liquide en continu (CLIP)
C’est une méthode exclusive d’impression 3D qui utilise la photopolymérisation pour créer des objets solides aux parois lisses à l’aide de résines.
Jet de matériau (Material Jetting)
Le principal avantage de la technologie Material Jetting réside dans sa capacité à imprimer vos pièces multimatériaux et en couleur. Grâce à ses multiples têtes d’impression, chaque matériaux peut être stockés dans une tête distincte. Ce qui permet donc de traiter différentes matières et couleurs.
Jet de liant (Binder Jetting)
C’est un procédé utilisant un agent liant, déposé localement sur une fine couche de poudre, couche par couche, selon le modèle 3D. Il permet de fabriquer des impressions 3D multicolores détaillées, mais aussi des pièces en métal.
Modélisation par dépôt en fusion (FDM)
La technologie FDM permet de créer vos modèles conceptuels, vos prototypes fonctionnels et vos pièces d’utilisation finale en thermoplastiques standard de qualité technique et haute performance. C’est la seule technologie d’impression 3D professionnelle qui utilise des thermoplastiques de qualité industrielle. Les pièces sont donc d’une résistance mécanique, thermique et chimique.
Fabrication de filaments fondus (FFF)
La FFF (Fused Filament Fabrication) consiste à déposer de la matière couche par couche en utilisant un filament polymère qui est fondu (thermoplastique) à travers un bloc chauffant. Votre pièce est ainsi construite au fur et à mesure, couche par couche.
Fusion multijet (MJF)
La Multi Jet Fusion (MJF) est un processus d’impression 3D industriel qui permet de fabriquer vos prototypes fonctionnels et vos pièces en moins de 24 heures. Vos pièces finales présentent des finitions de surface de qualité, des détails fins et des propriétés mécaniques plus isotropes.
Fabrication additive par frittage
Frittage sélectif par laser (SLS)
Le frittage sélectif par laser est un procédé de fabrication additive utilisant un laser haute puissance. Il fritte de petites particules de poudre polymère en une structure solide, sur la base d’un modèle 3D.
L’impression 3D SLS est le choix de prédilection de nombreux ingénieurs et fabricants depuis des décennies. Un faible coût par pièce, une productivité élevée et des matériaux bien rodés. Idéale pour bon nombre d’applications parmi lesquelles le prototypage rapide et la fabrication de séries de petite taille,ou du sur mesure.
Frittage direct de métaux par laser (DMLS)
Le frittage laser direct des métaux (DMLS) est une technologie de fusion en lit de poudre. Elle utilise un faisceau laser pour fusionner la poudre métallique couche par couche. Les couches ou tranches sont la géométrie de la section transversale de la pièce à une certaine hauteur, avec plusieurs couches représentant la pièce entière. Elle appliquera une épaisseur finie de poudre métallique à vos pièces avant l’exposition au laser. Le processus se répétant jusqu’à ce que toutes les couches de la pièce aient été exposées. Lorsque le laser fusionne la poudre métallique, la couche actuelle fusionne également avec une ou plusieurs des couches précédentes. La taille de vos pièces et les paramètres machine influent sur le temps nécessaire à la construction d’une pièce tridimensionnelle.
Fabrication additive en métal
Metal Blinder Jetting (MBJ)
Pour vos pièces complexes en petites et moyennes séries, cette technologie utilise un principe de mise en forme sans fusion des poudres métalliques. Le procédé se décompose en deux grandes étapes.
La première étape donne sa forme à la pièce en produisant une pièce dite « à vert ». La forme de votre pièce est réalisée par une « imprimante » qui projette, couche après couche un liant, sur un lit de poudre métallique. Il permet d’agglomérer les particules métalliques qui constituent la forme de la pièce. Ce liant est projeté par des têtes d’impression, qui balayent l’ensemble du lit de poudre et le déposent uniquement là où les poudres doivent être agglomérées. La forme des pièces est ainsi « imprimée ».
Les pièces une fois constituées sont extraites de la machine dans leur gangue de poudre avant d’être placées dans une étuve. Une fois le liant solidifier et après dépoudrage, vos pièces sont presque prêtes. (cf. cetim.fr)
La seconde étape donne à la pièce ses caractéristiques définitives en frittant la poudre métallique. Le liant est éliminé pendant ce cycle de traitement thermique qui confère aux pièces leurs caractéristiques mécaniques définitives. Au cours de cette opération, les pièces « à vert » subissent un retrait dimensionnel maîtrisable. Des traitements thermiques complémentaires peuvent également garantir une absence de porosité dans la pièce.
SLM et DMLS (métal)
La fusion sélective par laser (SLM) et le frittage direct par laser métallique (DMLS) sont deux procédés de fabrication additive métallique. Appartenant à la famille de l’impression 3D par fusion sur lit de poudre. Ces deux technologies présentent de nombreuses similitudes. Elles utilisent toutes deux un laser pour balayer et fusionner (ou faire fondre) de manière sélective les particules de poudre métallique. En les liant entre elles et en construisant une pièce couche par couche. En outre, les matériaux utilisés dans les deux procédés sont des métaux qui se présentent sous forme de granulés.
Les différences entre SLM et DMLS se résument aux principes fondamentaux du processus de liaison des particules (et aussi aux brevets).
Fabrication additive et Durabilité sociale | BCM
L’impression 3D peut être utilisée comme un outil de durabilité sociale. Le coût des imprimantes est de plus en plus abordable, ce qui donne aux pays en développement la possibilité d’en acquérir. Grâce au haut niveau de personnalisation des produits imprimés en 3D, les objets peuvent être réparés plus facilement. Donc réduction des déchets et augmente la durée de vie des produits. En outre, la possibilité de partager des fichiers en ligne réduit les coûts financiers, les frais de transport et les émissions de CO2.
Par exemple, la pandémie de Covid-19 a donné une forte impulsion à l’utilisation de la technologie 3D. Elle s’est révélée d’une extrême importance pour la fabrication urgente d’objets tels que des masques et du matériel chirurgical.. En fait, la fabrication d’objets 3D peut être réalisée à la demande à partir de n’importe quel dispositif d’impression. Partout dans le monde, de manière décentralisée et en utilisant des conceptions partagées en ligne. L’impression 3D et le Cloud Manufacturing ont ainsi révolutionné les systèmes de production et de gestion de la chaîne d’approvisionnement
La fabrication additive au niveau politique
Au cours des dernières années, les gouvernements européens ont apporté un soutien croissant aux technologies de fabrication additive. A l’aide de programmes spécifiques pour réglementer leurs utilisations. Les Nations Unies se battent également pour faciliter l’accès à ces technologies dans les pays en développement.
Le président de la République a présenté, mardi 12 octobre, le Plan France 2030, qui vise à développer la compétitivité industrielle nationale. Ce plan se déclinera en 30 milliards d’euros investis, sur cinq ans, en vue de renforcer la souveraineté industrielle du pays en misant sur l’innovation et la production. Alors que la crise due au Covid 19 est venue rappeler les fragilités persistantes de l’Hexagone. Par des épisodes de pénurie dans des moments critiques et son retard dans la recherche, lorsqu’il a fallu mettre au point un vaccin. Le plan se veut aussi une réponse tacite au déclin industriel français en misant sur les nouvelles technologies. Ainsi que l’innovation et les startups favorisant l’émergence des procédés comme celui du Cloud Manufacturing.
Il s’ensuit que la réalité des entreprises et du monde du travail en sera également profondément influencée. Comme l’avait prédit le futurologue américain Alvin Toffler en 1980, la différence entre producteurs et consommateurs devient de plus en plus subtile, les « prosommateurs », ou producteurs-consommateurs, consommant ce qu’ils produisent et partageant leurs créations avec d’autres individus.