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L’impression 3D, une révolution pour la fabrication

Impression 3DLa fabrication additive (ou impression 3D) est aujourd’hui une technologie de plus en plus utilisée dans de nombreux secteurs mais c’est certainement dans le domaine de l’innovation qu’elle permet les plus grandes avancées notamment pour le prototypage ou la réalisation sur mesure mais aussi la fabrication à la demande, les pièces de haute précision ou encore les composants.

Plusieurs procédés existent pour répondre à tous les besoins :

  • FDM (Dépôt de fil) : Un fil de polymère extrudée est chauffée et déposée via une buse. Le matériau s’agglutine par couche formant au final le modèle souhaité. Cette technologie est la moins chère et  est accessible au grand public avec toutefois une qualité moindre.
  • Le collage de poudre : Dépôt couche par couche de micro-goutte de résine sur un lit de poudre minérale la résine durcira et formera l’objet souhaité. Cette technique utilisant des têtes d’impression permet un grand éventail de couleurs et une précision intéressante. Les pièces réalisées sont toutefois très fragiles.
  • Le frittage de poudre plastique (Selective Laser Sintering) : Un laser CO2 va solidifier une poudre plastique couche par couche. La poudre peut etre chargé de fibres, billes de verre ou aluminium pour de meilleures propriétés mécaniques. Les pièces ne sont pas réalisables en couleurs mais bénéficient d’une précision intéressante (+/- 0,2 mm), elles pourront dans certains cas avoir des application fonctionnelles du fait de leurs caractéristiques thermomécaniques.
  • Le frittage de poudre métal (Direct Metal Laser Sintering) : Il utilise de la poudre métallique (aluminium, acier, inox, titane, alliage Inconel ou Chrome Cobalt). Il nécessite un support à imprimer avec la pièce ce qui demande des opérations de reprises non-négligeables. Si le procédé est coûteux et demande une grande expertise, les pièces fabriquées sont totalement fonctionnelles avec des propriétés mécaniques équivalentes à celle obtenues en usinage. Procédé utilisé notamment en aéronautique et dans le secteur médical.
  • Polyjet / Multijet : procédé utilisant des têtes d’impression pour déposer des micro-gouttes de résine photosensible, instantanément solidifiées par des flashs UV. Cette technologie permet la combinaison de matières rigide et souple et d’une large gamme de couleurs. Les pièces bénéficient d’une bonne précision avec une surface lisse mais elles vieillissent mal et les caractéristiques thermo-mécaniques restent limitées.
  • La stéréolithographie (SLA) fait appel à un laser UV qui va solidifier une résine photosensible. Il s’agit du procédé le plus ancien, il permet une haute précision avec une surface lisse mais pas de couleur, les pièces pourront toutefois être transparentes et peintes par la suite. Ces caractéristiques thermo-mécaniques sont limitées et vieillissent mal.

Les applications pour l’usine du futur:

Au-delà des applications grand public mise en avant par les medias, les applications industriels sont nombreuses avec dans certains cas une réduction des délais et des coûts pouvant excéder 90%.

Dans les applications de fabrication deux domaines adoptent massivement l’impression 3D : la fabrication augmentée et la fabrication alternative.

  • La fabrication augmentée consiste en la réalisation d’outils (gabarits, fixations…) nécessaires à la fabrication d’autres objets.
  • La fabrication alternative utilise l’impression 3D pour la pièce finale.

Les avantages amenées par l’impression 3D s’inscrivent ici totalement dans le concept d’usine du futur. Elle apporte des gains de productivité considérable et immédiat pour ceux qui l’adoptent. Opel et Volvo Trucks et d’autres fournisseurs de pièces allemands ont adopté ces technologies en diminuant considérablement les délais et les coûts de fabrication.

Plus étonnant dans le domaine de l’éaronautique Airbus utilise  déjà des pièces imprimées en 3D pour son A350 XWB montrant la fiabilité de la fabrication alternative. De même, la fusée Atlas V utilise des pièces imprimées. L’impression dans ces domaines de pointe permet également la réalisation de pièces plus légères, plus complexes permettant la simplification de l’assemblage.

Au-delà des applications anecdotiques présentées par les medias, l’impression 3D s’annnonce donc comme une véritable révolution dans le domaine de la fabrication en simplifiant les process et en accélérant le passage de la R&D à la fabrication.

Pour en savoir plus :

 

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